Правильное отопление частного дома начинается не с выбора котла. Оно начинается с расчетов. Пропустив этот «скучный» этап вы рискуете выбрать котел меньшей или большей мощности, что в итоге в любом случае приведет к дополнительным финансовым затратам.
Расчет теплопотерь жилого дома.
Для расчета теплопотерь дома применяем следующие формулы:
1. Формула расчета величины теплосопротивления ограждающих конструкций дома.
R = B / K
Где:
R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт;
К – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м*К);
В – толщина материала, м.
2. Формула расчета теплопотерь:
Q = S • dT / R
Где:
Q – теплопотери, Вт;
S – площадь ограждающих конструкций дома, м2;
dT – разница температуры между внутренним помещением и улицой, К;
R – значение теплового сопротивления конструкции, м2•К/Вт.
Температурный режим внутри дома для расчета принимаем +21..+23°С – именно эта температура наиболее комфортна для человека. Минимальная уличная температура для расчета теплопотерь взята -24°С. По многолетним наблюдениям такая температура может продержаться зимой более недели, и именно ее стоит закладывать в расчеты. При этом разность температур получаем dТ = 45..47°С, в среднем: 46°С.
Общие теплопотери дома состоят из теплопотерь всех ограждающих конструкций, поэтому, используя эти формулы, выполняем:
— расчет теплопотерь стен;
— расчет теплопотерь через окна и дверь;
— расчет теполопотерь через пол и потолок.
Таким образом находим теплопотери каждого помещения в доме и далее — всего дома вцелом.
Подбор отопительных приборов, схемы теплоснабжения и гидравлический расчет системы отопления.
На сегодняшний день наиболее популярными отопительными приборами считаются:
— теплый пол;
— радиаторы;
— конвекторы.
Исходя из типа применяемых отопительных приборов, определяем максимальную температуру отопительной воды (теплоносителя).
Для радиаторов разница между температурой подачи и «обратки» будет порядка 15°С, т.к. сейчас принято считать температуру подачи в 75°С, а температуру на выходе («обратку») в 60°С. Можно «играть» размером радиаторов и их параметрами, чтобы система соответствовала теплопотерям помещения.
Для теплых полов разница температур на «входе» и на «выходе» меньше — 10 градусов максимум. А, если уменьшается разница — увеличивается расход, а, значит, через систему нужно прокачивать больше воды. Т.е. с точки зрения гидравлики радиатор выгоден тем, что пропускает через себя меньше воды, но при этом — требуется покупка радиатора, расходуется больше труб. С точки зрения тепла — оно распределяется по-разному в радиаторных системах и при оборудовании теплого пола. При теплом поле идут более низкие температуры нагрева: температура подачи 45°С, «обратки» – 35°С, чтобы обеспечить температуру поверхности пола не более 29°С.
Формула для расчета подаваемого тепла будет выглядеть следующим образом:
Q = (Тп — Т обр)*G
Где:
Тп — температура подачи, °С.
Т обр — температура «обратки», °С.
G – расход теплоносителя.
Далее производим гидравлический расчет: для того, чтобы определить то сопротивление, которое возникает в трубах и радиаторах отопительной системы при движении в ней воды.
Циркуляционное сопротивление измеряется в Паскалях (Па). Циркуляционный насос обладает 2-мя характеристиками: производительность (л/мин) и давление напора воды, измеряется в той высоте, на которую способен насос поднять воду. 10 метров напора насоса соответствуют 100000 Па. После определения гидравлического сопротивления системы будет известно, какой напор должен быть у циркуляционного насоса.
Диаметр труб высчитывается по компьютерной программе «гидравлический расчет системы отопления» (второй расчет), их зачастую предлагают сами производители оборудования (труб, радиаторов).
Цепочка расчетов такая: производим расчет теплопотерь (узнаем, сколько тепла нужно подать в каждую комнату и систему в целом), исходя из показателей системы в целом — выбираем котел, а из необходимого к подаче тепла в каждую комнату — выбираем радиаторы. В зависимости от схемы теплоснабжения мы рассчитываем диаметры труб на каждую «ветку». В 95% случаев для систем отопления с лучевой разводкой радиаторов и теплых полов с длинной ветки не более 80 погонных метров хватает диаметра труб 16 мм.
Трубы могут быть разными по материалу изготовления. Пластиковые трубы, металлопластиковые, есть сшитый полиэтилен, полипропилен. Для систем отопления используются только трубы с кислородным барьером.
Полипропилен больше подходит для водопровода (там температура обычно рассчитывается из максимума 60 °С), но не от котла (температура подачи 75 °С и выше).
Допустим на радиатор нужно подвести 750 Ватт тепла. Смотрим тепло-технические характеристики радиатора. Каждая секция отдает определенное количество Ватт тепла в комнату. Влияет и материал: алюминий и сталь отдают тепло по-разному. В любом случае, эти данные указываются в характеристиках самого радиатора.
На этапе расчета проекта, человек примерно может узнать, сколько комната будет отдавать тепла: у него есть толщина и конструктив стен, количество и толщина окон, и т.д. Но лучше доверять эти расчеты специалистам — они могут подготовить тепловой проект «под ключ», учесть все нюансы.
Выбираем источник отопления (котел)
Газовый котел сегодня является более предпочтительным вариантом по соотношению цена отопления/удобство использования. Но и газовые котлы бывают разными.
Современный газовый конденсационный котел
Разновидностью газового котла является современный конденсационный котел: у него самая высокая эффективность работы достигается при температурах до 57 °С. При сжигании газа выделяется углекислый газ и водяные пары. Обыкновенный водогрейный котел с температурой дымовых газов 130°С и выше, просто выбрасывает их в воздух. А в конденсационных котлах этот пар конденсируется (в теплообменниках из нержавейки), влага отводится в канализацию, но самое главное — происходит фазовый переход, при конденсации порядка 11% тепла – возвращается. Отсюда и КПД выше 100%. Сегодня такие котлы стоят на рынке примерно от 1100 евро.
Да, конденсационный котел стоит примерно на 40-50% дороже обыкновенного. Но он компенсирует затраты довольно быстро: экономия по газу по сравнению с традиционным составляет 25-30%. У него более широкий диапазон изменения мощности, он позволяет плавно изменять температуру в котле, а не работает по принципу «вкл-выкл», как это делают более простые котлы. Плюс — конструкционные особенности.
Самое экономичное отопление.
Экономия при выборе системы отопления состоит из двух этапов:
1) экономия разовая (при покупке элементов системы);
2) Экономия эксплуатационная — в течение всего срока эксплуатации.
Выбирая эксплуатационную экономию, не стоит забывать о показателях комфорта. Да — котел на твердом топливе пока один из самых дешевых в эксплуатации. Однако он требует: наличия отдельной топочной, дымохода, склада топлива, и, самое главное — постоянного присутствия хозяев поблизости. От такого котла не отойдешь дольше, чем на 12-15 часов, в случае пеллетного котла — до 3 суток (стоит хороший пеллетный котел – 3000-4 000 евро). Но на неделю-две дом зимой не оставишь.
Для тех, кого не страшат крупные единовременные вложения, отлично подойдет геотермальный насос. Он требует бурения скважины и дорого стоит, зато в последующем вы получает полностью автономную (и автоматическую) систему, которая берет от электросети лишь 25% требуемой энергии, а оставшиеся 75% — возмещает из земли. Для 10 Квт тепла требуется оборудовать две рядом стоящие 100-метровые скважины (разнесенные на расстояние минимум 6 метров). Минимальная стоимость бурения и теплового насоса сегодня — 10 000 евро.
Электрокотел можно купить и за 500-700 Евро. Но это будут постоянные компромиссы: как по комфорту использования, так и по КПД, по надежности. Дешевые котлы работают по принципу «вкл-выкл» на определенное время. Дорогие — могут варьировать температуру работы (и потребление энергии) в зависимости от необходимости, подключаться к программаторам и т.д.
Электрокотлы хороши в комбинации с другими источниками отопления, например — на твердом топливе. В отсутствие хозяев по датчику он может поддерживать какую-то минимальную температуру в помещениях дома: 6-10 градусов, а когда владельцы приезжают — протапливают дом дровами, и электрокотел выключается.
Обогрев воздухом (тепловые пушки, тэны и т.п.) — как правило, временный вариант, для постоянного отопления дома не подходит. Другое дело — подогрев воздуха в комплексе с системой приточно-вытяжной вентиляции. Рекуперация сама по себе хороша, но при минус 24°С на улице, воздух все равно приходится подогревать: электричеством или от газового котла, через калорифер. Система рекуперации сохраняет от 75 до 90% тепловой энергии, которая теряется через вентиляцию. К тому же, сейчас мы все чаще сталкиваемся с тем, что «герметичность» помещений играет плохую роль: появляется грибок, страдает экологичность помещения, легче развиваются дыхательные заболевания и т.д. Поэтому система вентиляции начинает играть важнейшую роль.
Экономия за счет поддержания оптимальной температуры в помещении.
Напоследок упомянем про здравый смысл. Многие, вместо того, чтобы надеть свитер или штаны, выкручивают рукоятку отопления побольше и ходят по дому в шлепанцах и шортах. При этом, многие производители отопительного оборудования, приводят такие цифры: снижение температуры внутреннего воздуха на 1 градус дает экономию топлива в 6%. Если мы в двух комнатах будем поддерживать температуру 22 градуса, а еще в двух – всего 15, экономия по топливу — составит десятки процентов. Хорошими помощниками в поддержании микроклимата в помещениях могут стать комнатные программаторы. Модели с дистанционным контролем (через интернет) — уже не экзотика.
Вывод: Отопление — это именно система. Начиная с утепления фасада, продолжая разводкой и гидравликой, заканчивая подбором источника отопления, режимов его работы и вариантов экономии (включая вентиляцию). На то, чтобы разобраться во всех нюансах каждого этапа — потребуется немало времени. Поэтому, если средства позволяют — лучше все же обратиться к специалистам за готовым проектом.
Беседовал: Дмитрий Малахов