Отопление в частном доме теория, варианты и решения, выбор системы, расчет, монтаж

Отделка полов и стен

Личное теплоснабжение личного дома не только дает возможность обеспечить себе желательный комфорт. Оно главное и для общества в общем, и в целях сохранности внешней среды. Помимо того, что при «точечном» отоплении исключаются потери тепла в магистралях (а это до 30% и более мощности ТЭЦ) и становится меньше надобность к широкомасштабном промышленном строительстве, выброс тепличных газов становится рассредоточенным в пространстве и времени и намного легче «переваривается» настоящим круговоротом веществ.

Примечание: при обыкновенной весенней грозе в Подмосковье выделяется энергия приблизительно в 6-20 Мт тротилового эквивалента. А всего 100 кт ее же, выделившиеся очень быстро и в точке, на такой же площади произведут катастрофические разрушения.

Полному обнаружению положительных качеств индивидуальных систем топления (СО) пока мешают 2 ситуации: новинки техники, обеспечивающие радикальную экономию топлива, слишком дороги и окупятся за 20-40 лет, а высокопрофессиональные выполнение СО, кроме большой стоимости, сковано стереотипами стандартного проектирования (невольный каламбур).При механическом переносе их на личные дома, спроектированные вразнобой, обогрев 1 куб. м их объема нередко оказывается дороже, чем в квартире панельной высотки, а топливный расход совсем не лезет в экологические нормы. Благодаря этому для большинства владельцев дома и застройщиков-частников вопрос, как выполнить С собственными руками или хотя бы правильно создать ее схему, представляет животрепещущий интерес.

Эта статья – попытка осветить данные проблемы с точки зрения в первую очередь минимизации затрат как на постройку СО, так и затрат на теплоснабжение в последующем. Массовая экономика, экология – это, разумеется, особенно актуально. Но идти к ним необходимо от благосостояния некоторых граждан, а не нести жертвы некоему Левиафану.

Особенный интерес как объект обогревания собой представляет дом в два этажа. В массовом строительстве он невыгоден, там рентабельность зависит от этажности. Частники до недавна вторых/полуторных этажей тоже избегали, тяжело казалось и дорого. Но с ростом расценок на участки под строительство и налогов на землю и недвижимость этажи над первым становятся все важнее и для очень маленьких владельцев дома.

Вместе с тем конкретно для полутора-двух этажного дома можно осуществить нетрадиционные отопительной схемы, очень экономные как по первоначальным расходам, так и в работе. Возможно, у строителя или теплотехника с «стандартным» мышлением от взгляда на проект такого типа глаза выкатятся, но ведь работает! Греет!

Остаточная наша цель – создать независимое теплоснабжение с возможностью аварийного подсоединения экологически чистых источников энергии, рабочие затраты на которое не превзойдут таких для жилой площади в высотке равной площади. Зарапортовались, милейший? Что ж, текст с инфографикой перед вами, читайте, посудите сами.

Начальные положения

Посмотрите на рис. Нет, это не окончательный наш результат. Это отопительная схема 2-этажного дома общей площадью 120-150 кв. м, разработанная по евростандарту DIN. Только схема СО, без обвязки котлов. Которая еще страхолюднее, а как в реале смотрится один лишь коллекторный узел, можете взглянуть на отпечаток. рис. с правой стороны. Какое количество денег уйдет на одни лишь трубы-краны-темометры-манометры-крепеж? Не станем о невеселом, побеседуем лучше о динамике ипотечных ставок. Черный юмор, простите.

Стандартная отопительная схема 2-этажного дома

Мы так делать не станем. Как попало – тоже. Мы для упрощения и удешевления СО применяем тот момент, что понятие качества жизни часто доводится до бреда и преобразуется в собственную противоположность. Касательно к такому случаю, самое первое, откажемся от управления электроникой и автоматизированного поддержания к помещениях заданной в отдельности температуры с точностью в плюс-минус 0,5 градуса. Человек не орхидея онцидиум Крамера, не виверра-кузиманза и не декоративный пони. Он образовался совсем не в условиях теплицы и температурного колебания в 2-3 градуса в границах диапазона комфортности ему только для пользы пойдут.

Второе, евростандарты не любят дышащих стен. Даже строительную древесину наполняют, а из живой возводить в определенных государствах прямо запрещено. Почему – непонятно и нигде вразумительно не доказано. Может быть, по такой же причине, по которой типовый евроиндивидуум под страхом мучительной смерти не станет есть дикие грибы и ягоды, но с радостью небыстрой струйкой пропускает в глотку виски-бурбон, в котором сивухи намного больше, чем в сумской картофельной самогонке и от которого человека, обычного к крымским винам и армянскому коньяку, здесь же выворачивает наизнанку.

Коллекторный узел стандартной СО

Поконкретнее – в DIN заложена глухая пароизоляция стен, благодаря чему приходится задавать промышленную норму воздушной циркуляции в 2 полных обмена в час. В итоге – потери тепла на вентиляцию составляют 60% общих. Мы же исходить будем из отечественной жилой нормы – 1 обмен/час и 40% вентиляционных потерь тепла. А в экстренных случаях (форсированный обогрев в ненормальный холод, перебои с энегоносителями) вспомним и о медицинском минимуме: человеку для дыхания требуется в среднем 7 куб. м воздуха в час.

Т.е., мы отказываемся от негласно сложившегося принципа «дайте нам коробку, а уж батареи в ней мы как-нибудь распихаем» и попробуем создать комплексный проект СО в увязке с отапливаемым строением. Приоритетной задачей поставим себе всемерное снижение неустранимых потерь тепла, тогда и меры что бы утеплить дом окажутся куда действеннее и доступнее.

Напоследок, положим, что мы не белоручки, а работа на себя не в тягость будет. Стандартная СО предусматривает сдачу заказчику под ключ, после этого рабочие, получив от владельца причитающееся, уходят на другой объект. Нам же грех будет истратить 3-5 дней на настройку готовой системы под сооружение 1 раз и насовсем. Личное теплоснабжение, требующее настроечных работ, оказывается легче, доступнее, лучше и выполняет высокий комфорт, чем типовое, модифицированное под произвольную планировку; нам ведь в данном случае можно будет уменьшить залежи по расчетным коэффициентам.

О 2-ух котлах

На схеме выше 2 котла, включенных постепенно, каскадом. И похожих, т.е. не под главное и аварийное горючее. Для чего?

А дело все в том, что котлы отопления держат паспортный КПД вниз до 10-12% от номинальной мощности, потом от резко падает. Однако для форсированного обогревания в крепкий мороз котельная мощность необходимо брать в несколько раз больше расчетной по усредненным погодным показателям. Тогда предел ее регулировки падает до 3-5 крат, а для полнейшего комфорта требуется регулировка на протяжении отопительного периода раз в 10-20, смотря по местному климату. Вот и приходится устанавливать 2 котла номинальной (расчетной) мощности: включенные каскадно, они дадут как раз необходимые пределы мощности не в убыток запасу на форсаж.

Примечание: мы и тут попробуем сэкономить – ключевой котел возьмём расчетной мощности с форсажным запасом, а для затяжного межсезонья или аномальных холодов подключим простенький и не дорогой на добавочном или другом энергоносителе. Включать/выключить его придется ручным способом, но уж потерпим ради экономии.

О чем необходимо помнить!

Существует такое основательное научное понятие – энтропия. Оно, говоря иначе, значит повальное желание к беспорядку. Все на свете желает затеряться, замусориться, запылиться, расползтись, рассыпаться, растечься. Для поддерживания порядка приходится расходовать определенную энергию. Что это означает применительно в СО, разберем на примере. К слову, энтропия и появилась на свет из термодинамики.

Допустим, ударил холод или понадобилось усиленное проветривание. Котел «поддал жару», а после, когда надобность форсажа прошла, притух ниже номинала, пока СО не остынет. Потому как потери тепла всегда направлены наружу, на форсированный прогрев понадобится времени больше, чем на уменьшенный во время остывания СО. Явление это зовется тепловым гистерезисом и вызвано тепловой инерцией котла и СО. Куда и как девается энергия излишне сожженного топлива – вопрос интересный для физика, но требующий долгого обсуждения, благодаря этому просто возьмем на вооружение: тепловой инерции СО необходимо достигать как можно меньшей. В особенности – не применять излишне мощные котлы.

Если, например, по широте души русской приобрести котел мощности в 5-7 раза больше расчетной, то к уменьшению КПД на нижнем пределе мощности ощутимо прибавятся и потери тепла на гистерезис, котел-то большой, объем его рубашки сравним у которой объем труб и радиаторов. А после приходится читать на форумах: «Они чем-то газ разбавляют! По теплорасчету выходит расход 170 кубов на протяжении месяца, а Будерус жрет 380!» Разумеется, жрет. А куда ему деваться, если взамен добросовестно заслуженного на брендовых испытаниях КПД в 85% его вынуждают работать еле на сорока. Воды-то в рубашке от этого не убавляется.

Чем греться?

Ну что ж, пора и к делу. И сразу попытаемся разобраться, какие разновидности отопления бывают и какое себе подобрать. Т.е., подберём тепловой носитель, из него вытекает и все другое.

Воздух

Гравитационную циркуляцию тёплого воздуха в помещении создают печи с отопительным контуром. Мы к ним вернемся на какое-то время в конце, однако пока отметим как факт: теплоемкость воздуха слишком мала, и для настоящего печного отопления нужен либо воздухонагреватель площади больших размеров, либо достаточно активный конвективный поток.

Первый случай – полы с подогревом. Воздух который нагрелся в комнате с полом с подогревом мало граничит со стенками и окнами, а его температура не большая. Инерция тепла слишком мала, т.к. она прямо зависит от теплоемкости теплового носителя. Благодаря этому потери тепла оказываются меньше, чем при обогреве радиаторами, в 1,4-1,7 раза. Одно плохо: протолкнуть первичный тепловой носитель через замурованную в пол длинную тонкую трубку тяжело, благодаря этому для пола с подогревом нужен отдельный насос циркуляционный. Если электричество пропадет, он остановится и пол перестанет греть.

Из-за большой эффективности в комбинировании с энергозависимостью полы с подогревом неплохо бы использовать в помещениях, они не требуют ровного режима температур, но активно теряющих тепло: в прихожих, коридорах, холлах. В спальной комнате или детской нежелательно – высокий комфорт при меньших расходах не окупает риска внезапного выстуживания ночью.

печь-калорифер

Второй вариант – полноценно воздушная СО от печи-калорифера в подвальном помещении через систему воздушных каналов. В зданиях не выше 2-х этажей воздушно-конвекционная СО может быть наиболее экономичной, потом ее КПД очень быстро падает. Она активно использовалась в античности, однако уже раньше вследствие роста этажности строений вышла из употребления. сейчас методика расчета воздушно-конвекционной СО не присутствует, благодаря этому ее постройка – удел поклонников технических экспериментов на себе.

Пар

Теплоснабжение перегретым паром под давлением практически начисто лишено тепловой инерции и при прочих равных условиях дает возможность сделать меньше котельная мощность (и топливный расход) на 20-30% Но применение паровых СО разрешено только в помещениях для производственных нужд при непрерывном квалифицированном присмотре и уходе за системой: вероятность аварии существенна, перегретый пар чрезвычайно, даже смертельно, травмоопасен, а паровые радиаторы греются до 120-140 градусов. Сборка паровой СО трудна и трудоемка, т.к. единственно допустимый материал для элементов системы – сталь.

Вода и антифриз

Сегодня подходящим вариантом для приватного дома для жилья считается традиционное отопление: теплоемкость воды больше, чем у многих прочих жидкостей, что дает возможность сделать СО компактнее, но вязкость ее невелика. Это дает возможность добиться не очень большой тепловой инерции за счёт ускорения оборота теплового носителя в системе; как – об этом дальше. Для построения водяной СО можно применять пластики, что делает работу легче и делает меньше добавочные потери тепла.

Что же касается растворов этиленгликоля в воде – антифризов – то их теплотехнические свойства абсолютно не хуже. Но антифризы дороги, токсичны, благодаря этому требуется подробная и надежная герметизация системы. Более того, исчерпывается подбор типа котла и удорожается его обвязка, т.к. применение аварийного сброса перегревшегося теплового носителя в канализацию исключается.

СО на антифризе лучше всего применять во на время обитаемых зданиях, скажем, сдаваемых в аренду в зимний период. Однако для них тогда понадобится обеспечить самостоятельное электрическое снабжение – обвязка котлов на антифризе, в основном, электромеханическая и управляется электроникой. Дороже будет и сама СО: ее арматура обязана быть рассчитана и на минусовой диапазон температур, а конструкция вычеркивать осаждение водного конденсата из воздуха снаружи.

Чем топить?

Второй ключевой вопрос – горючее для котла. Наиболее хороший и бюджетный вариант – отопление газом на природном газе. По соотношению энергоемкости и стоимости он пока не имеет себе равных. 1 кДж из сжиженного баллонного пропан-бутана обходится приблизительно в три раза дороже, более того, 30 кг газа в обычном 50 л баллоне на день хватает только южнее Ростова-на-Дону. Электричество как ключевой носитель энергии тоже пока не вариант: его выделение энергии, с учетом КПД системы, 0,95 кВт тепла на 1 кВт от сети, а стоит 1 кВт/ч 3 руб.

Примечание: в большинстве случаев использование неподвижных отопительных электрических приборов все же бывает оправдано, см. дальше.

Но чем тогда топить, если например дом без газа? Решим данную задачу так: определим потребный общий запас энергии топлива в общем в течении сезона, по нему и энергоемкости (теплотворной способности) топлива объем его закупки, а там уже по здешним ценам решим, под какое горючее необходим котел. Такая же методика применима и к аварийному добавочному котлу.

Примечание: теплотворная способность древесины во многом зависит от ее влаги. При отсыревании дерева от комнатно-сухого (15% влаги) до хранившегося в открытой поленнице (60% влаги) теплотворная способность падает в 2,5 раза.

Теплотворная способность топлива

Теплотворную способность различных видов топлива см. в таблице с правой стороны. Топливо из дерева планируется комнатно-сухим. Точнее с здешним видом топлива можно определиться у его поставщика и/или у муниципальных теплотехников. Чтобы привести к ней котельная мощность, необходимо припомнить, что 1 Вт = 1Дж/с. Т.е., определим сначала, сколько кВт должен развивать котел в среднем за отопительный период:

P = (?p)/? (1),

где ? – паспортный Коэффициент полезного действия котла;

p – его расчетная мощность (см. дальше о расчете СО);

? – сезонный показатель применения мощности котла.

Для Москвы ? = 0,5, к Архангельску он пропорционально становится больше до 0,79, а к Краснодару также пропорционально падает до 0,35.

Сейчас умножаем P (в киловаттах) на 3,6 (столько килосекунд в часе) и на 24, кол-во часов в сутках, получаем среднее за сутки потребление энергии СО:

e(кДж) = 86,4t(1000с)*P(кВт) (2),

и, помножив его на длительность отопительного периода в сутках, получаем полную сезонную энергопотребность на теплоснабжение E. Поделив его на теплотворную способность топлива Q, получаем закупочный вес топлива в килограммах:

M(кг) = E(кДж)/Q(кДж/кг) (3),

ну, а сколько килограмм в тонне, это уж каждый знает. Осталось сопоставить цены и определиться, что доступнее будет.

Примечание: порой в справочниках дают теплотворную способность топлива в килокалориях (ккал) на кг. Перевод в джоули прост: 1 Дж = 0,2388 кал, а 1 кал = 4,3 Дж.

Точно также рассчитывается расход газа, только сплошь и рядом взамен килограммов будут кубометры. Дабы получить среднемесячный расход газа (это может потребоваться при верстке бюджета семьи), общий расход просто делим на количество месяцев в отопительном периоде.

Примечание: в интернет-справочниках, калькуляторах потерь тепла, торговых объявлениях и др. можно повстречать теплотворную способность в кВт/кг или кВт/куб.м. Не нужно верить этим данным – ватт и его производные это единицы мощности, выделения энергии в единицу времени. Если здесь же не отмечено, за какое время было сожжено горючее, что получились такие цифры, это филькина грамота. Для расчета количества топлива и затрат на него необходимо знать полное выделение энергии это не зависит от времени его применения, т.к. оплачиваем мы за энергию, а не за мощность. А как ее определить, если непонятно, как много времени эти киловатты выделялись? Если 1 кг топлива сгорел за 1 с, развив мощность в 1 кВт, то энергии в этом килограмме 1 кДж. А если он с такой же мощностью горел 1 час, то энергии выделилось 3600 кДж или 3,6 Мдж. По умолчанию планируется, что это значит (кВт*ч)/кг, тогда выходит тоже единица энергии, с размерностью такой же, что у джоуля. Но торговцы, втихаря удалив *ч (опечатка вроде), бессовестно вписывают в графу любую разводную ахинею, и совсем не проверишь.

Теплоснабжение в доме

Расчет теплоснабжения для собственного дома мы станем делать в такой последовательности:

  • Набросаем эскизный проект дома, исходя из простых средств и участка под строительство.
  • Проведем разделение дома по степени нужной комфортности помещений.
  • Найдем потери тепла для любой комнаты по отдельности.
  • Если будет необходимость, если разрабатывается СО для новостройки, доработаем эскизный проект.
  • Разместим в помещениях дизайн радиаторы: батареи радиаторов и, может быть, добавочные стационарного типа системы обогрева.
  • Также для любой комнаты определим общую теплопроизводительность радиаторов, а по ней – нужное численность секций.
  • Подберём систему построения СО и схему разводки теплового носителя, а по ним – добавочные поправочные коэффициенты для расчета мощности котла. Тут же определимся, что станем делать сами, а для чего придется нанимать профессионалов.
  • Рассчитаем, пользуясь ключевым (обязательными) и добавочными коэффициентами, необходимую мощность котла.

После чего остается высчитать метраж и номенклатуру труб, кол-во и номенклатуру фитингов, вентилей, устройств автоматики, характер и рабочий объем, требуемые инструмент и материалы и др. Согласно данным расчета составляется смета на постройку СО, однако это предмет отдельного серьезного разговора. Тут мы ограничимся расчетом котла, т.к. методика расчета топливного расхода уже приведена выше.

Зоны комфортности

База экономного расходования энергии на теплоснабжение – подробное разделение дома по необходимой/допустимой степени комфортности комнат. Приватному владельцу дома, не стесненному стандартными нормами и затратами на оплату специалистов-проектировщиков, можно советовать разделение строения более подробное, чем принято при массовой застройке под возможных покупателей, но крепче экономящее тепло:

  1. Территория полного комфорта – диапазон температур 22-24 градуса, не больше 2-х фасадных стен. Сюда относятся детские, сантехнический узел (в особенности – ванная), комнаты престарелых родителей, зал для занятий спортом, парная, бассейн и т.п.
  2. Территория спальни – помимо спальных комнат, это комнаты общего назначения, где сконцентрирована вся личная жизнь их обитателей: гостиные, комнаты прислуги, помещения, сдаваемые в аренду. Диапазон температур – 21-25 градусов.
  3. Зона для жилья – зала, столовая, кухня, кабинет для работы для умственного труда, будуар хозяйки и др. Диапазон температур – по норме санитарии, 18-27 градусов.
  4. Хозяйственная территория – тут люди активно работают полноценно одетыми по сезону. Быстрее всего, есть источники добавочного обогревания. Сюда относятся кухня, домашняя мастерская, полудом-полусад и т.п. Верхний предел температуры не нормируется, нижний в отсутствие людей опускается до 15-16 градусов.
  5. Территория непостоянного пользования, или проходная территория – гостиная, лесничная клетка, автогараж и т.п. Т.к. люди тут возникают вскользь и в верхней одежде, то нижний предел температур задается в 12 градусов. Для обогревания лучше применять пол с подогревом или потолочные инфракрасные (ИК) излучатели, про них см. дальше, в разделе об электрообогреве. Батареи отопления – аварийные, на время включающиеся в целях защиты котла от перегревания.
  6. Подсобная территория – в помещениях этой зоны тепловые источники не ставятся, диапазон температур совсем не нормируется, только бы выше нуля было. Обогрев выполняется за счёт передачи тепла из смежных помещений. Тут также можно устанавливать аварийные радиаторы СО.

Планировка

Если СО проектируется для уже выстроенного дома, то ничего не попишешь – разделить придется то, что есть и потери тепла уйдут какие получаются. Но все равно меньше, чем по типовым методикам расчета. Если же СО входит в дом на шаге предварительного проектирования, то необходимо руководствоваться следующими правилами:

  • На комнату комфортабельную должно приходиться не больше 2-х фасадных стен, т.е. не больше 1 наружного угла. Потери тепла через углы максимальны.
  • Для котла, пускай и стенового, лучше выделить индивидуальное помещение, это увеличит его среднесезонный КПД. Самые маленькие требования по противопожарным правилам – объем от 8 куб. м, потолочная высота от 2,4 м, в первую очередь должно быть открывающееся окно площади от 10% напольной территории котельной установки, нужен свободный воздушный приток или через щель под дверью от 40 мм, или через решётку с фильтром для очистки воздуха в ней (неплохо бы), или через приточные клапаны с улицы. В котельной установке обязателен отдельный дымоотвод, не сообщающийся с общей вентиляцией и прочими дымовыми каналами (скажем, с дымоотводом камина). Облицовка – из устойчивых к огню материалов, перегородки со соседними комнатами – не меньше чем в кирпич (27 см).
  • Комнаты 1-й зоны неплохо бы располагать соседними с котельной установки (топочной), чтобы полнее применять бросовое тепло котла. Но дверь в котельную установку необходимо делать либо с улицы, либо из комнат нежилых зон – хозяйственной, проходной, подсобной, помимо гаража.
  • Сантехнический узел желательно располагать либо тоже соседним с котельной установки, либо ближе до центра строения.
  • Помещения хозяйственной, проходной и подсобной зон нужно разместить с углах, у наветренной, северной или северо-восточной стен.
  • Комнаты хозяйственной зоны, более того, лучше всего применять в качестве тепловых буферов между 1-3 и 5-6 зонами.

Варианты обычного (по стандартным, однако с умом примененным нормативам) и оригинального планировочных решений показаны на рис. Определения: Г – зала, С – спальная комната владельцев, Д – детская, КР – комната родителей владельцев (для бабушки), К – кухня, Каб – кабинет для работы владельца, Тл – санузел, Вн – ванная, Гр – гардеробная, П – гостиная, Т – топочная (котельная установка), Ч – чулан, Х – холл, Ф – фонарь над холлом из прозрачного пластика на крыше плоского типа, Гар – автогараж.

Планировка домов под минимизацию потерь тепла

Оба дома имеют общую площадь менее 150 кв. м, а под строительство для них достаточно 4-х соток, и еще остается местечко под газон и садика на задворках. Все таки, комнату для гостей в 30-35 квадратов и спальную в 15-20 квадратов себе может позволить абсолютно не каждый обеспеченный горожанин.

Дом слева – для семьи со сложившимся укладом и классическим мышлением. Детскую отнесли в угол, а бабушкину комнату к топочной вследствие того что первенец уродился крепышом, а старушке полезно погреть косточки. Если бабушка, по ее своим словам, заживется на свете до той поры, пока не потребуется вторая детская, владелец согласен уступить ей кабинет.

Дом с правой стороны – для молодой самостоятельной семьи. Благодаря довольно большому холлу сложной формы удалось распихать все же (по выражению проектировщика) двери в комнаты и затолкать сантехнический узел по центру строения. Крыша встроенного гаража (он не на цоколе и потолок в нем ниже) более чем на 1,5 м ниже крыши дома. До того времени, когда мама и папа расплатятся по ипотечному кредиту и потребуется вторая детская, над гаражным помещением планируется надстроить полуторный этаж из одной комнаты больших размеров и отдать ее старшей дочурки.

Расчет потерь тепла

Потери тепла комнат 1-4 станем рассчитывать как принято, без учета внутреннего теплопередачи в здании. 5 и 6 можем считать на все 4 стены, а то и на все 5-6 стен, если идет речь о оригинальной планировке. Для расчета нам потребуются, помимо знания конструкции стены и толщины составляющих ее слоев в метрах, следующие величины:

  1. Тепловое сопротивление материалов Rt или удельные потери тепла материалов qп.
  2. Температура в среднем января (или самого холодного месяца в вашей територии), ее узнать можно в здешней метеослужбе или на ресурсе Росгидромета, или на ресурсе местного муниципалитета.
  3. Температура в среднем за зиму, сведения – там же.
  4. Показатель сезонного применения мощности котла, уже применявшийся выше.

Примечание: удельные потери тепла порой даются в ккал/м*час, то их необходимо переводить в Вт/м^2, пользуясь соотношениями между джоулем и калорией и между джоулем и ваттом.

При типовом планировании расчет потерь тепла ведут по их удельным значениям и температуре самой холодной недели в году. Результаты получаются достаточно точными для больших зданий в несколько этажей (таблицы удельных потерь тепла, Вообще-то, разрабатываются отдельно для строений похожей конструкции). Небольшой приватный дом по теплу совсем точно необходимо рассчитывать по тепловому сопротивлению материалов. По удельным потерям тепла частнику можно с хорошей точностью считать вывод тепла через холодный чердачный этаж и наружную дверь.

Некоторые данные к расчету показаны на рис. Но, Вообще-то, Rt и qп необходимо брать из спецификации на материал. У того же кирпича и пенополистирола они значительно отличаются не только от изготовителя к изготовителю, но и от партии к партии. Если поставщик не демонстрирует паспорт материала или в нем нет Rt или qп, лучше приобрести где нибудь еще. Это тот случай, когда жадный платит не два раза, а всю жизнь.

Говоря по существу расчет прост: умножаем табличное значение Rt для этого материала на толщину его слоя в метрах, от результата берем обратную величину, это не что иное как проводимость тепла этого слоя, и умножаем ее на площадь рассчитываемой поверхности и на температурную разницу (температурный градиент) по две ее стороны; если на пути тепла несколько слоев разнообразных материалов (напр. штукатурка-кирпич-утеплитель), то Rt каждого слоя складываются. В результате получаем поток потерь тепла из комнаты в ваттах Qп. Если расчет проводится по удельным потерям тепла qп, их табличное значение умножаем на разница температур и поверхностная площадь, но высчитать многослойку по qп уже труднее, их для этого необходимо привести к Rt.

Расчет проводится отдельно для стен, пола, потолка, дверей и окон. За максимум температурного градиента ?T берем минимум допустимой температуры помещения, а за его минимум:

  • Для стен и окон – среднюю температуру января, поделенную на показатель сезонного применения мощности котла ?.
  • Для потолочной поверхности – среднюю за сутки температуру самой холодной недели зимы, как в расчете по удельным потерям тепла.
  • Для пола – среднезимнюю температуру этой местности.

С точки зрения стандартного проектирования данный метод – абсолютная ересь. Но мы учтем обстоятельство, которое в высотках не действует, а конкретно: тяга котла в малом приватизированном доме обеспечивает вентминимум обмена воздуха с большим избытком. Потом, как сами себе владельцы в собственном доме, воздух в котельную установку пустим 2 путями: через щель под дверью из кухни или решётку с фильтром над полом в туалете/ванной, и с улицы через клапаны во внешней стене.

В средние холода клапаны котельной установки закрытые. Ни с того ни с сего ударит ненормальный холод, их открываем, подток воздуха к котлу из дома ограничиваем или совсем перекрываем. «Дышальный» минимум в 7 куб.м/час на человека обеспечиваем по-дедовски: форточками или, посовременнее, вентклапанами в помещениях. Еврокачества жизни здесь никакого, но ведь закрыть/открыть клапаны не труднее и не сложнее, чем поджарить яичницу. Которую Европа тоже кушает. А при подобном построении СО затраты на теплоснабжение личного дома меньшие, чем абонплата за тепло в квартире в городе – реальность. Напоследок, если у владельца голова и руки на месте, то кто мешает снабдить клапаны температурной автоматикой? Тогда и с качеством жизни все в хорошо будет.

Ставим батареи

Какие?

В продаже есть радиаторы теплоснабжение 4-х видов:

  1. Стальные тонкостенные – очень доступные.
  2. Металлические.
  3. Биметаллические сталь-алюминий – очень дорогие.
  4. Чугунные, только не старые «гармошки», а профилированные.

Первые более подходят для регионов с теплой зимой и кратковременным отопительным периодом. При насыщенной камере сгорания они могут ржаветь, и при ней же в системе возможны гидравлические удары, которых тонкая сталь не выдержит.

Батареи из алюминия прекрасно отдают тепло и дают малую тепловую инерцию системы; проводимость тепла алюминия довольно большая, а теплоемкость мала. Но непрочны, в регионах с резкими сменами погоды могут потечь от гидравлических ударов. Более того, плоховато сопрягаются с железными трубопроводами, показатель теплового расширения (ТКР) алюминия большой. Имеет смысл применять их в регионах севернее черноземной полосы, где зима стабильно прохладная, тогда недостатки алюминия не сказываются.

В радиаторах из биметалла металлические части нанизаны на тонкий прочный сердечник из спецстали. Технических минусов у биметалла нет, использовать биметаллические радиаторы можно практически везде без границ, но они особенно дороги.

Чугун вечен, гидравлические удары вообще игнорирует, по дешевизне – второй после стали. однако тяжёл, для установки радиаторов необходим помощник. А самое основное – владеет достаточно большой для металла теплоемкостью. Инерция тепла СО и теполопотери в ней на гистерезис будут велики.

Примечание: все выше и нижеописанные уловки тепловой экономии в системе с «чугунками» недействительны. Ее необходимо считать по-типовому.

Расчет радиаторов

Расчет батарей в комнаты прост: найденную раньше величину потерь тепла делим на теплопроизводительность одной части, умножаем на показатель запаса 1,2 и округляем до близлежащего самого большого целого, мы получили численность секций на комнату. Но необходимо обратить свое внимание: не сказано «на паспортную мощность части».

А дело все в том, что паспортная мощность предоставляется для температуры подачи 90 градусов и обратки 70 градусов. В высотках это оптимум. Но наша СО не столь высокая и мы можем сделать меньше соотношение температур подачи/обратки до 80/60 градусов. Меньше нельзя, если обратка остынет ниже 50 градусов, то или сработает циркуляционный насос котла (см. дальше) и деньги за тепло полетят в трубу, или, еще хуже, в котле может выпасть кислотный конденсат, способный быстро и полноценно вывести его из строя. Чего мы этим добьемся? Меньших потерь тепла от батарей прямо в стенки. Значительно меньших, т.к. отдача тепла нагретого тела пропорциональна 4 степени его температуры.

Значит, нам необходимо для профессионального расчета батарей сосчитать их мощность на меньший диапазон температур. Паспортное соотношение температур 90/70 = 1,2857, а наше 80/60 = 1,3333. Поправочный показатель для батарей будет (1,2857/1,3333)^4 = 0,865. На него и умножаем паспортную мощность части для расчета.

Где устанавливать?

Расположение батарей – тоже дело тонкое и смекалки требующее. Посмотрите на поз. А рис., там – типовое, в нишах под окнами. Правильно, к слову, воздушная завеса перед окном намного делает меньше потери через него. Расчетные значения: спальная комната – 4 части, зала – 8, детская – 6.

Варианты расположения отопительных батарей

Сейчас поднимемся на 1 уровень смекалки, поз. Б. В зоне для приема гостей так и осталось 8 секций, 2 по 4. И теплозавеса не пострадала: ее создают стакивающиеся потоки от 2-х батарей. Однако их тылы греют уже не внешнюю стену, а перегородку, так что в детской хватает 4-х секций. 2 – сэкономлены, и не только по закупке, но и по мощности котла, см. дальше.

Батареи у боковых стен неэстетичны? А мы взамен обыкновенного подоконника положим фигурный, как говорят – творческий, показан зеленым пунктиром. На нем можно развести растения, сделать уголок для работы и т.п. На поз. В – вариант, интересный для, к примеру, ЮФАО и Предкавказья. Батарей в зоне для приема гостей совсем нет (3 территория комфортности), а на стенки повешены ИК-излучатели в виде картин (про них дальше), настроенные на 18 градусов. Сэкономлено еще 8 секций, а электрический расход на ИК-подогрев в два раза меньше экономии на газе.

Примечание: здесь проявляется и тот момент, что человек излучает в среднем 60 Вт тепла. Батареи его не ощущают, а датчики ИК-картин вполне.

Экранирование отопительные батареи

Об экранировании батарей

Во многих случаях батареи все же придется устанавливать в подоконных нишах. Тогда потери от них прямо в стенку можно сделать меньше в несколько раз, применив воздушно-тепловое экранирование, см. рис с правой стороны. Аэрокозырек и тепловоздушный струнный насос выгибаются из жести или тонкой оцинкованные стали, а на ИК-отражатель пойдёт кусочек фольгированной с обеих сторон волокнистой тепловой изоляции.

Подбираем систему

Тут необходимо иметь в виду, что инерция тепла СО тем меньше, чем быстрее в ней течет вода. А скорость ее циркуляции, со своей стороны, зависит от давления в системе. Насколько позволяет надёжность труб и батарей (с учетом возможности гидравлического удара), давление следует повышать.

Закрытая или открытая?

Открытые, или атмосферные, СО (слева на рис. ниже) до недавна возводились везде, они просты и просят минимума материалов. В настоящий момент возводить новые СО открытого типа во множестве стран запрещено по следующим главным причинам, помимо которых есть и множество остальных:

  1. Для создания давления в 1 ати (атмосферу избыточную), что приблизительно равно 1 бар, необходим подъем расширительного бачка на 10,5 м.
  2. Расширитель требуется приличного объема, что повышает инерцию СО и риск гидравлического удара.
  3. При любом утеплении расширителя его потери тепла непозволительно велики.
  4. Открытая СО требует постоянного ухода и обезвоздушивания.

Закрытые СО труднее и затратнее в постройке, но отвечают сегодняшним требованиям и могут неограниченное время работать без присмотра. Общая схема закрытой СО показана с правой стороны на рис:

Открытая и закрытая СО

Ее часть правее сечений, обозначенных А-А, абсолютно доступна для самостоятельного изготовления. То, что левее – говоря по существу, уже обвязка котла. Это другая тема, самое первое. Второе, сколько линеек котлов в продаже, столько к ним и обвязок, детально описанных в брендовых спецификациях. Благодаря этому укажем только, для ориентировки, назначение ее частей:

  • Т1 – циркуляционный насос (обход, шунт) котла. Если температура обратки падает до 50 градусов, термоклапан 10 срабатывает от датчика 12 и перепускает часть воды из подачи в обратку. Вентилем 5 циркуляционный насос перекрывают, если теплоснабжение переключается на аварийно-резервный электрический котел ВИН (см. ниже и дальше) 14.
  • Т2 – циркуляционный насос циркулярного насоса (просто – помпы) 6. Срабатывает от термометра подачи 3 (такой же термометр желателен на обратке) во время перегрева подачи при поломке насоса или пропадании электричества. СО при этом переходит в слабо греющий и неэкономичный, но энергонезависимый термосифонный режим.
  • 2 – системный прибор для определения величины давления.
  • 4 – накопляющий сосуд (тепловой амортизатор), нужен для устранения гидравлических ударов. Чаше всего соединяется с водонагревателем электрическим накопительным ГВС, т.к. СО с ним связана не конкретно, а змеевиком-теплообменником. Если предусматривается работа СО от экологически чистого источника энергии (АИ) 13, то в амортизатор встраивают второй полотенцесушитель, если АИ – солнечный коллектор (СК), или низковольтный Трубчатый нагреватель, если АИ – фотоэлектрическая панель (СБ).
  • 7 – батареи отопления.
  • 15 – вентиль воздушного водоотвода, монтируется в наивысшей точке системы.
  • 8 – раздаточный и сборный коллекторы, необходимы для устранения гидравлических ударов из-за перепада водного давления по высоте этажа. Кол-во раздающих/собирающих патрубков – по числу этажей. Размещаются приблизительно посередине высоты строения. В одноэтажном доме не требуются.
  • 9 – мембранный расширительный сосуд с аварийно-технологическим выпуском воды в канализацию. Служит для компенсации температурного расширения теплового носителя.
  • 11 – подпитка СО от водомерного узла. В простейшем случае – поплавковый кран и фильтр-отстойник. Если вода плохая, ставят добавочные устройства ее подготовки. Система подготовки воды для ГВС образно говоря не показана, т.к. к СО не относится.
  • 14 – аварийно-резервный вихревой индукционный нагреватель ВИН. Работает от домовой электрические сети или от АИ-СБ через преобразователь напряжения DC/AC 220В 50/60 Гц.

Как раздать тепло?

Схемы раздачи теплового носителя по устройствам для обогрева помещения бывают, самое первое, тупиковыми и оборотными. В первых водный поток замыкается лишь через батареи, полы с подогревом, сушители полотенец и т.п. Во вторых есть выборочный яркий переток воды из подачи в обратку. Оборотные схемы владеют наименьшей тепловой инерцией, минимума труб и допускают эксплуатацию котла без циркулярного насоса, т.к. безмерно остывающая обратка сама оттягивает к себе горячую подачу от батарей, но прекрасно работают лишь при очень длинных ветвях (лучах) подачи/обратки, благодаря этому используются как правило в больших помещениях на производстве: цехах, складах.