Представьте себе январь в тропиках — мягкий бриз овевает проницаемое всем местным ветрам бунгало, шум накатывающихся на песчаный пляж волн успокаивает... Умиротворение и тепло, покой и никаких забот об отоплении в январскую стужу — все это очень хорошо и даже замечательно, только вот не там мы сейчас, не в экваториальной части Земли.
А потому отметаем «тропические» фантазии в сторону и беспокоимся о предстоящих серьезных заморозках. Пока домочадцы квартир обрывают телефоны теплосетей, живо интересуясь, когда же начнется отопительный сезон, владельцы частных домов должны побеспокоиться об отоплении самостоятельно.
Отопление как необходимость
Непреложная аксиома — любые помещения, в которых люди живут или работают, в холодный сезон требуется отапливать. Классический и наиболее старинный способ отопления — каминный или печной — сегодня малоэффективен, т.к. размеры помещений растут и печного тепла не достаточно. Среди «работающих» вариантов обогрева жилья различают электрическое, воздушное и водяное, по источнику тепловой энергии отопление может быть электрическим, газовым или твердотопливным.
Наиболее затратным с позиции кошелька будет отопление с применением электроэнергии, будь то инфракрасные обогреватели или системы с подогревом теплоносителя тэнами. Кроме того, электроотопление требует гарантированной и бесперебойной подачи электроэнергии, что невозможно в принципе, поэтому его используют лишь в качестве запасного варианта отопления, а основное строится на одном из горючих источников энергии.
Классически построенная отопительная система состоит из нагревательного котла, соединенного с радиаторными магистралями. Теплоноситель, нагретый в котле — в его роли может быть воздух, пар, вода или антифриз — поступает в радиаторные магистрали и радиаторы, отдавая тепло воздуху отапливаемых помещений, после чего возвращается обратно к котлу для повторного нагрева и поступления в отопительные каналы.
Как выполнить расчет отопления
Потребности в отоплении напрямую зависят от потерь тепла через стены, полы и потолки, через дверные и оконные проемы — при расчете мощности отопительного котла следует выяснить, каковы теплопотери конструкционных и отделочных материалов, из которых создан данный дом. До осени 2003 года теплозащита зданий в РФ проектировалась по СНиП II-3-79*, с осени введены нормы СНиП 23-02-2003 — изучите их и сделайте расчет применительно к вашей климатической зоне.
В большей степени тепло уходит через внешние стены практически всей своей площадью контактирующие с внешней атмосферой, теплопотери растут при нарастании перепада температур между внутренними (в помещениях) и внешними (уличными) — нормальная внутренняя температура, как правило, определяемая в 20 оС тепла, суммируется с наибольшей отрицательной температурой холодного сезона в данной местности.
К примеру, при -30 оС средние теплопотери стен в зависимости от их конструкционных материалов будут следующими:
- кирпичные, толщиной 670 мм (2,5 кирпича), оштукатуренные изнутри — 89 Вт/м2;
- кирпичные, толщиной 540 мм (2 кирпича), оштукатуренные изнутри — 104 Вт/м2;
- рубленые, толщиной 250 мм, обшитые изнутри — 70 Вт/м2;
- из бруса, толщиной 180 мм, обшитые изнутри — 89 Вт/м2;
- из бруса, толщиной 100 мм, обшитые изнутри — 101 Вт/м2;
- каркасные, толщиной 200 мм, заполненные керамзитом — 71 Вт/м2;
- пенобетонные, толщиной 200 мм, оштукатуренные изнутри — 105 Вт/м2.
Средние теплопотери ограждающих конструкций при -30 оС:
- деревянное перекрытие чердака — 35 Вт/м2;
- деревянное перекрытие подвала (пол над подвалом) — 26 Вт/м2;
- двери из дерева, двойные, без слоя утеплителя — 234 Вт/м2;
- окна в деревянной двойной раме — 135 Вт/м2.
Теплопотери двухкамерного стеклопакета будут ниже при большем внутреннем зазоре между стеклами, заполнении межстекольного пространства инертным газом (к примеру, аргоном), если внешняя поверхность наружного стекла покрыта особым покрытием для теплозащиты.
Для расчета теплопотери необходимо высчитать точную площадь внешних (торцевых) стен, пола, потолка, оконных и дверных перекрытий, помножить на теплопотерю с м2 образующих их материалов, затем суммировать результаты.
Водяное отопление дома
Если в странах Европы и Северной Америки наибольшую популярность имеет воздушное отопление, то в России несомненное лидерство за водяным — малый диаметр труб, высокая теплоемкость воды, эффективное создание и поддержание необходимого температурного режима в отапливаемых помещениях. Однако имеются и недостатки — монтаж системы трубопровода под водяное отопление невозможно выполнить без последующего капитального ремонта самих помещений, требуется постоянный нагрев теплоносителя (чаще всего — воды) в отопительной системе.
И горе тем домовладельцам, кто, забыв слить воду из отопительных труб в зимнее время, покидает свой дом на длительный срок, оставив систему водяного отопления под низкими температурами — по возвращении ему придется решать вопрос отопления практически с нуля, т.к. большая часть трубопровода будет повреждена. Но — даже слив воду из металлических отопительных труб, невозможно избавить систему от коррозии металла, ведь присутствие воздуха значительно ускорит коррозионные процессы.
Что необходимо знать перед созданием водяного отопления
Его неотъемлемые элементы: котел для нагрева воды-теплоносителя; трубы, подводящие горячую воду к радиаторам, диаметром 19-65 мм; радиаторы из чугуна, стали или алюминия; емкость расширительного бака, в среднем на 30 л.
Конструкция или, иначе, схема системы водяного отопления может быть:
- одно или двухтрубной, в зависимости от соединения радиаторов со стояками подачи;
- с вертикальным или горизонтальным расположением стояков;
- верхней или нижней разводки, в зависимости от положения подающего трубопровода;
- тупиковой или с попутным магистральным движением.
В однотрубной системе отсутствуют обратные стояки и охлажденная вода из радиаторов поступает обратно в стояки подачи. Поэтому температура воды в радиаторах нижних этажных ярусов имеет меньшую температуру, чем в отопительных приборах, расположенных выше, что требует установки на нижних этажах радиаторов с большим числом секций.
Однотрубная система
Циркуляция воды в отопительных приборах и стояках однотрубных систем происходит за счет разницы температур, отопление при этом можно организовать двумя способами: регулируя подачу воды к верхним отопительным радиаторам так, чтобы большая ее часть поступала по стояку к нижним этажам; горячая вода проходит через радиаторы каждого этажа последовательно, начиная с верхнего, при этом проточном способе отопления в радиаторы нижних этажей поступает только остывшая вода. Нужно отметить, что второй способ тем более не эффективен, поскольку не допускает установки перед радиаторами кранов, т.к. перекрытие любого из них полностью прекратит циркуляцию воды в отопительной системе.
Несмотря на очевидные неудобства, среди которых обязательная верхняя разводка подающих стояков, т.е. потребность в чердачном помещении, однотрубные системы водяного отопления обходятся дешевле (меньший расход труб, чем в двухтрубных) и имеют эстетичный вид.
По положению стояков — горизонтальному или вертикальному — более экономичен первый вариант, при котором радиаторы одного этажа подключены к одному, горизонтально расположенному стояку. По сравнению с вертикальными стояками, к которым подключены радиаторы разных этажей, горизонтальные стояки проще монтировать, расходуется меньше труб. Однако в процессе эксплуатации в горизонтальных стояках неизбежно образование множества воздушных пробок.
Двухтрубная система
Верхняя и нижняя разводки трубопровода различаются способом подачи теплоносителя в радиаторы на этажах: в первом варианте горячая вода из котла поступает по вертикальному стояку на чердак и только оттуда по стоякам, подводящим ее к радиаторам; во втором варианте теплоноситель сразу, т.е. из подвального помещения, направляется по разводящим стоякам. При любом из двух вариантов разводки установку расширительного бака производить только на чердаке, в наивысшей точке отопительной системы.
В тупиковых схемах отопления образованные трубами кольца, в которых циркулирует теплоноситель, имеют разную погонную длину — наиболее длинное кольцо циркуляции идет по стояку, расположенному дальше всего от котла, а короткое циркуляционное кольцо проходит по стояку, начинающему вблизи котла. Попутные циркуляционные магистрали в системах отопления имеют равную длину колец, образованных трубами и радиаторами, поэтому сопротивление в них относительно одинаково. Системы с попутной циркуляцией воды легче настраивать, т.к. в образующих их стояках и радиаторах устанавливаются практически равные условиях. Однако работа таких отопительных систем нуждается в принудительной насосной циркуляции, да и расход труб при их построении будет выше.
Как подобрать оптимальную схему водяного отопления
Прежде всего, условно разделим частные дома на три типа:
- I тип, дом в один этаж, крутая крыша, с подвалом или без него;
- II тип, дом в один этаж, плоская крыша, с подвалом или без него;
- III тип, дом из нескольких этажей (от двух), крыша как плоская, так и крутая, имеется подвал.
В домах I типа оптимальными будут отопительные системы с вертикальными стояками, поскольку при горизонтальной разводке отопление чердачного помещения под крутой крышей организовать невозможно. Вне зависимости от наличия либо отсутствия подвала, таким домам подойдет двухтрубная система водяного отопления при естественной циркуляции воды, разводка верхняя или нижняя. Если в доме нет подвала, то котел монтируется на первом этаже, а разводка системы может быть только верхней.
Дома II типа, в которых имеется или не имеется подвал, лучше всего оснастить отопительной системой горизонтальной разводки, с установкой котла в подвальном помещении при наличии последнего. Учитывая обычно низкую высоту дымовой трубы в таких домах (не более 6 м), правильным будет выбор отопительного котла на газе или жидком топливе.
Для многоэтажных домов III типа оптимальной будет двухтрубная схема водяного отопления при вертикальных стояках, разводка при этом может быть как верхней, так и нижней. Как вариант и в целях экономии, в домах от двух этажей можно устроить однотрубную систему отопления, т.к. в ней гравитационный напор для радиаторов нижнего этажа будет выше двухтрубной, но температура теплоносителя — гораздо ниже. Сразу откажитесь от идеи отопительной системы с горизонтальным положением подводящих труб — при ней в домах III типа качественно отапливать все помещения никак не удастся. Вертикальные стояки обеспечат естественную циркуляцию теплоносителя в системе, а значительная длина дымовой трубы (свыше 10 м) допускает использование отопительного котла на любом топливе.
Порядок монтажа водяной отопительной системы
Система водяного отопления планируется от места расположения ее основного элемента — нагревательного котла, его следует выставить до окончательного планирования разводки труб. Для котла, сообразно площади его нижней плоскости, отливается бетонный постамент высотой 40-50 мм, заменить который можно листом железа, поверх которого уложен лист асбеста. После установки на постамент, соединяем котел с каналом дымохода, замазав щели в месте соединения глиной (цементный раствор не применять, он потрескается в процессе эксплуатации котла!).
Важно: в помещении котельной обязательна вентиляция, принудительная или естественная! Будет удобным снабдить вентиляционное отверстие заслонкой-жалюзи, позволяющей регулировать приток воздуха.
Важно: обвязка отопительного котла (ввод в него магистральных труб) выполняется исключительно трубами из металла, вне зависимости от типа котла! Лишь после, на некоторой дистанции от котла, трубопровод можно вести металлопластиковыми трубами, но вводы в котел — только металлическими трубами.
Важно: диаметр труб, вводимых в нагревательный котел, должен быть идентичен диаметру выходов из котла — категорически запрещается использовать переходники!
Важно: несмотря на справедливость утверждения, что отопительный котел следует устанавливать в подвальное помещение, к работающему на газе котлу это утверждение не относится — нормами пожарной безопасности устанавливать газовый котел в подвальное помещение запрещено!
Определившись с местом установки отопительного котла и установив его, приступаем к вычерчиванию схемы разводки отопления — внимательно продумайте расположение стояков, труб подводки теплоносителя и позиций радиаторов. Последние стоит расположить под оконными проемами — восходящий поток теплого воздуха будет обогревать плоскость внутреннего стекла и рамы, препятствуя смещению точки росы и запотеванию. Учтите, чем больше изгибов и протяженных по длине участков содержит отопительная система, тем хуже в ней циркулирует теплоноситель. При планировании схемы прокладки необходимо расположить отопительный котел как можно ниже по отношению к горизонтальному центру радиаторов — вода в системе циркулирует из-за разницы ее удельного веса между охлажденной в трубопроводе/радиаторах и между подаваемой по главному стояку из отопительного котла.
Сечение труб и материал, из которого они изготовлены, выбирается сообразно денежной сумме, выделенной для создания отопления (трубы могут быть стальные, оцинкованные, металлопластиковые и медные) и общей протяженности контура отопления — чем больше сечение магистральных труб в системе, тем проще и быстрее будет перемещаться по ним теплоноситель. Диаметр основной магистральной трубы, подключаемой к отопительному котлу, должен быть не меньше, чем: для стальных, оцинкованных или медных труб — 22 мм; металлопластиковые — 26 мм. Разводящие трубы должны иметь меньший диаметр, чем диаметр основного стояка. Полипропиленовые трубы лучше не использовать — они будут прогибаться при горизонтальной прокладке на дистанцию от 5 м, к ним нельзя подключать больше двух отопительных радиаторов. Прокладывая трубопровод, следует выставлять уклоны в направлении стока — 5 мм на каждый погонный метр трубопровода.
До начала монтажных работ по подводящим к радиаторам магистралям, в наивысшей точке отопительной системы (минимальная высота до котла — 3 м по вертикали), выставляется расширительный бак с трубопроводом перелива или без него (в зависимости от конструкции бака). Расширительные баки для водяных отопительных систем могут быть открытого или закрытого типа. Конструкция первого типа внешне схожа с кастрюлей, в дно которой введена небольшая трубка, соединенная с отопительным контуром, сбоку в нее врезана труба, соединенная с магистралью перелива. К примеру, при общей площади отопления около 100 м2 достаточным будет открытый расширительный бак емкостью 30 л.
Расширительный бак закрытого типа, называемый экспанзомат, имеет форму овала или шара и разделен изнутри на две части — для жидкости и для воздуха. Разделительная мембрана гибкая и при нарастании давления воды выгибается, выдавливая воздух через клапан, установленный в воздушной секции расширительного бака, при снижении давления возвращается в исходное положение, воздух при этом закачивается обратно через клапан. В отличие от расширительных баков открытого типа, закрытый тип можно установить в любом участке отопительной системы, чаще всего его монтируют вблизи котла отопления, после группы безопасности.
Перед расширительным баком закрытого типа необходимо установить консольную группу безопасности отопительного котла, включающую в себя воздухоотводчик-автомат, снабженный запорным клапаном, клапан предохранительный и манометр. Этот набор предохранителей своевременно отреагирует на повышение давления в системе до критического и выполнит его сброс, выпустив избыток через воздухоотводные клапаны.
На очереди — монтаж трубопровода до, между и после радиаторов, а также установка самих радиаторов. Тут все относительно просто — выводится труба до позиции радиатора, устанавливается радиатор, соединяются соответственно вводы и выводы, затем труба ведется к позиции следующего радиатора, где все операции повторяются. В процессе эксплуатации отопительной системы будет особенно удобным, если каждый радиатор оснастить краном, позволяющим устранять воздушные пробки в данной секции отопления. При прокладке магистрали с радиаторами важно избегать образования острых углов на трубе — все необходимые углы должны быть настолько широкими, насколько это возможно.
На последнем этапе отопительный контур замыкается, где и начинался — в отопительном котле. При вводе в котел устанавливается фильтр и, при необходимости, насос принудительной циркуляции (фильтр устанавливается до насоса).
Важно: в любой, но самой нижней точке отопительной системы необходимо устроить узел слива-залива теплоносителя — в случае ремонтных работ или при прекращении эксплуатации системы отопления потребуется сливать воду.
Первый пуск отопительного котла по завершении монтажа отопительной системы следует производить лишь в присутствии специалиста в области отопления — действительного, а не какого-то «опытного» соседа или коллеги по работе.
В заключении
Отапливать или не отапливать улицу — личное дело каждого домовладельца. Учитывая все возрастающие расценки на энергоносители, занятие это становится все более и более затратным — не проще ли привлечь специалистов или выделить свое время на теплоизоляцию своего жилья? Утепление торцевых стен экструдированным пенополистиролом снаружи или минеральной ватой изнутри с исключением или хотя бы минимизацией числа «мостов холода» сократит теплопотери в разы — вы почувствуете эту экономию на собственном кошельке. А отоплением улицы пускай занимается Солнце…