Алгоритм тепла

Основные аспекты комплексного обустройства котельной, которые нужно знать перед выбором проекта. В обзоре использованы материалы наших постоянных авторов Виктора Погодина, Надежды Тресковой, Владимира Черномашенцева.

ПО ПРОЕКТУ!
Первое, о чем необходимо помнить заказчику: котельная и система отопления должны быть детально продуманы еще на этапе архитектурного проектирования загородного дома. В противном случае вы рискуете дорого заплатить за свою беспечность, в особенности, если вспомните о теп­ле после начала отделочных работ. В проекте дома долж­ны быть с точностью до сантиметра обозначены места под радиаторы и трубные каналы, указано количество труб и фитингов, рассчитана мощность котла и бойлера и по­добраны их конкретные модели. Именно параметры пос­ледних определяют размеры котельной и подходов к ней. Резюме: котельное оборудование - важнейшая инженер­ная система загородного дома, требующая приоритетного отношения при проектировании коттеджа.

ТОПЛИВО: ЧТО ВЫБРАТЬ?
Первый шаг - выбор энергоносителя, с помощью которого ваш дом будет обогреваться. За весь срок жизни отопи­тельной системы затраты на энергоноситель обычно в не­сколько раз превосходят стоимость всего отопительного оборудования. Мы поговорим о достоинствах и недостатках четырех типов энергоносителей в порядке возрастания их популярности у современных застройщиков.
Так, твердое топливо (дрова, уголь, торфяные брикеты и др.) для обогрева современных коттеджей применяют все реже. Использовать его очень хлопотно и накладно. Ря­дом с домом (под навесом) или непосредственно в жилище (в подвале) приходится обустраивать дровяной или уголь­ный склад. Оплачивать услуги истопника или самому ста­новиться кочегаром: несколько раз в день загружать топ­ливо в топку котла, чистить оборудование? В полностью автоматическом режиме могут работать разве что пеллетные котлы, использующие особый вид твердого древесного топлива - пеллеты (опилки, спрессованные в небольшие гранулы).
Очень удобно использовать для обогрева жилья элект­роэнергию. Электрообогрев сегодня достаточно дорог (хотя сами электрокотлы в несколько раз дешевле газовых). Да и надежностью поставщики электроэнергии у нас не отли­чаются. Для подключения электрокотлов мощностью 6 кВт и более требуется трехфазная сеть. Установить же в доме электрокотел на 10-15 кВт зачастую практически невоз­можно из-за перегруженности существующей системы энергоснабжения. Электрокотлы не требуют обслуживания и абсолютно безопасны для экологии участка. Часто их используют в качестве резервных источников тепла на случай выхода из строя основного теплогенератора. Жид­кое топливо по степени распространения занимает сред­нее положение между электричеством и газом. Для отоп­ления применяют дизельное топливо (солярку), освети­тельный керосин или мазут. Жидкотопливные котлы хо­роши своей автономностью - чаще всего их используют, когда нет газа. Да и разрешения на их установку добывать не нужно.
Для работы отопления необходим запас топлива, кото­рого за сезон сжигается несколько тонн. Надо оборудовать отдельное помещение, хранить топливо в специальной та­ре. Да и запаха солярки в доме удается избежать не всем. При ее хранении вне дома топливный бак и топливопровод необходимо заглублять и хорошо утеплять, поскольку за­густевшую зимой солярку насос горелки не прокачает. К тому же длина и диаметры топливных трубок ограничены из-за малой мощности насоса. А еще надо предусмот­реть подъезд автоцистерны, устройства загрузки и осмот­ра баков, а также позаботиться, чтобы весной они, в пря­мом смысле слова, не всплыли. По мощности и КПД жидкотопливные котлы не уступают газовым. Но образование сажи в них гораздо интенсивнее. Котлы с горелками при­ходится чистить 1~2 раза в год.
Подавляющее большинство современных- домов отап­ливается природным газом. Газовое отопление наиболее комфортно и экономично, обычно не наносит вреда эколо­гии. Стоимость тепловой энергии, полученной в результате сгорания газа, в 9-10 раз ниже стоимости электроэнергии, напрямую преобразованной в тепло. С учетом реального КПД котла (90-93%) за газ вы заплатите примерно в 7-8 раз меньше, чем за электричество.
Если нет дешевого магистрального газа, можно исполь­зовать сжиженный газ пропан, пропан-бутан. Его стои­мость, как правило, ниже стоимости солярки, не требует­ся топливный насос. Газ, переходя из жидкой фазы в га­зообразную, сам создает давление. Если бак плохо утеп­лен, то при сильном морозе переход в газовую фазу за­медляется и прекращается, также может произойти кон­денсация газа в подающих трубах и, как следствие, заку­порка. В большие морозы без системы электрообогрева бака и подающих труб вы можете оставить свой дом без теп­ла. По отзывам специалистов, сжиженный газ обладает рядом бытовых преимуществ. Он не образует дурно пах­нущих луж во время утечки, лучше сгорает, не давая ха­рактерного неприятного запаха. Вредные выбросы у ди­зельного топлива могут в два раза превышать выбросы от сгорания газа. Но у газа есть один большой недостаток: пропан не везде возможно купить. Поэтому, прежде чем мечтать о газовом котле, найдите надежного и долго­временного поставщика топлива.

НАСТЕННЫЕ ИЛИ НАПОЛЬНЫЕ?
Газовые котлы проектируются в настенном и напольном исполнении. В небольшом коттедже площадью от 80 до 350 кв. м выгодно поставить одноконтурный (только отопление) или двухконтурный (отопление + ГВС) настен­ный теплоагрегат. Мощность таких устройств обычно не превышает 35 кВт, однако в последнее время появились модели и на 60, и на 80 кВт. А возможность каскадного включения современных моделей расширяет область при­менения этих котлов до больших коттеджей. Крайне важ­но, что при использовании настенного котла с закрытой камерой сгорания нет необходимости обустраивать в доме специальную котельную. Теплогенератор можно размес­тить в подсобке, на кухне и т. п., подачу воздуха для сго­рания топлива и вывод отработанных газов организовать через отверстие через небольшой горизонтальный отрезок трубы в стене - коаксиальный дымоход. В настенном котле есть циркуляционный насос, расширительный бак, манометр, термометр и другое необходимое для обвязки котельной оборудование. Достаточно подключить газ, тру­бы теплоносителя, заполнить систему водой, провести гидравлические испытания, и - можно приступать к экс­плуатации!
Напольные котлы мощностью от 15-20 кВт и более всег­да устанавливают в специальном техническом помеще­нии - котельной. Применяют их главным образом в кот­теджах площадью от 200 до 2000 кв. м. и более, когда по­мимо отопления и ГВС надо еще подогревать воду в бас­сейне, в системе теплых полов и т. д.
Одноконтурные котлы, предназначенные только для отопления, дешевле двухконтурных, но чтобы иметь в до­ме горячую воду, к первым надо приобретать бойлер (бак объемом 200 л и более достаточен, чтобы семья из 4~6 че­ловек могла пользоваться горячей водой в привычном для себя режиме). Двухконтурные модели напольных котлов поставляются со встроенным бойлером до 130 л, а настенники могут иметь встроенный бойлер небольшого объема или проточный теплообменник.
В последнее время все большую популярность приоб­ретают конденсационные котлы; их, пожалуй, стоит выде­лить в самостоятельный тип. Главная хитрость этих уст­ройств заключается в том, что их теплообменники приспо­соблены для одновременного использования и энергии сгорания топлива, и той теплоты, которая обычно «выле­тает в трубу» из-за повышенной температуры продуктов сгорания, инфракрасного излучения и т.п. Обыкновенные же котлы эффективно используют только первый вид теп­ловой энергии - теплоту, полученную от сгорания топли­ва в специальной камере. Так как КПД для «конденсационников» рассчитывается по тем же принципам, что и для их обыкновенных собратьев, этот показатель всегда полу­чается больше 100%. Однако не стоит думать, что авторам конденсационного отопительного оборудования удалось об­мануть законы природы. Просто КПД обыкновенных кот­лов и конденсационных принято рассчитывать, ориентиру­ясь все на ту же энергию от сгорания топлива. Конденса­ционные котлы заметно дороже традиционных, и этот факт часто поначалу отпугивает. Но следует учитывать, что они просто более экономичны за счет максимального использования тепловой энергии. К тому же «конденсационники» способны обеспечить мощность, сравнимую разве что с напольными котлами обычного типа, сохраняя при этом весьма скромные габариты.
Чаще всего на выбор в пользу электрического котла влияет то, что электричество сейчас есть почти везде. При питающем напряжении 220 В мощность котла будет огра­ничена пятью киловаттами {котел большей мощности пос­тавить просто не разрешат). Такой мощности едва хвата­ет на отопление домика размером б х 6 м. А кто же ныне строит такие дома? Сейчас самый распространенный до­мик - это 250^300 кв. м. А все более мощные котлы рас­считаны на трехфазное напряжение 380 В. И нужно про­думать, где взять эти самые три фазы, во что обойдется прокладка силового кабеля и получение разрешения на от­пуск электричества. Выбирая электрокотел, надо учиты­вать и то, что далеко не любой теплоноситель в нем мож­но использовать. ТЭНы - это зона интенсивного нагрева, поэтому всегда есть поверхностный слой теплоносителя, который перегревается. Из жесткой воды начинает выпа­дать известь, этиленгликоль (антифриз) начинает приго­рать к поверхности, из солевых растворов выпадают соли. Чем это грозит? Прежде всего тем, что выпавшее вещест­во (соли, сажа и т.д.) изменит условия работы на границе раздела «ТЭН - теплоноситель». В результате для того, чтобы нагреть теплоноситель до прежней температуры, температуру поверхности самого ТЭНа придется увели­чивать, что моментально скажется на сроке его службы. Расход электроэнергии также возрастет. В общем, про­блем сразу же возникнет много. Поэтому прежде чем за­ливать в систему какой-то новый теплоноситель, нужно очень хорошо все взвесить.
Сейчас на рынке твердотопливных котлов появилась новинка - так называемые пеллетные котлы. Отопление на пеллетах является экологически чистым. Они отлича­ются от обычной древесины низкой влажностью (всего 8~ 12%) и примерно в 1,5 раза большей плотностью, что обес­печивает в 1,5 раза более высокую теплотворную способ­ность по сравнению со щепой или дровами. А главное, впервые появилась возможность автоматической загруз­ки древесного топлива. Сыпучие пеллеты подаются из бункера в камеру сгорания нужными дозами. Их сто­имость составляет от полутора до трех рублей за кило­грамм. По теплоотдаче 2,0-2,5 кг пеллет заменяют 1кг со­лярки. Выгода - налицо!
На российском рынке можно найти котлы различных конструкций, рассчитанные на разные типы топлива, ве­дущих европейских марок: ARISTON, BAXI, BIASI, BERETTA, FEROLLI, FONDITAL (Италия), BOSCH, BUDERUS, VAILLANT, VIESSMANN, WOLF (Германия), СТС (Швеция).

СОПУТСТВУЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Чтобы полнее использовать все возможности выбранного котла, его надо правильно установить на месте и соеди­нить с распределительной сетью отопления и системой ГВС в общую систему, т.е. надо выполнить обвязку котель­ной. Трубопроводы монтируют после закрепления бойлера и расширительного бака. Далее устанавливают насосы, от­водчики воздуха и грязеуловители. На котле и бойлере крепят предохранительные и сливные краны. Трубопрово­ды закрепляют на держателях-подвесках так, чтобы мас­са труб, в особенности газовой трубы, не передавалась на ко­тел. Потом устанавливают приборную часть: манометры, термометры, термостаты и датчики температур. Вообще для обвязки котельной желательно использовать высоко­качественную арматуру и агрегаты. В противном случае основное оборудование может преждевременно выйти из строя. Обязательным элементом обвязки является рас­ширительный бак, служащий для компенсации утечек и теплового увеличения объема теплоносителя. Его объем ориентировочно равен 10% от объема воды в системе. При заниженном объеме бака возможен сброс горячей воды че­рез предохранительный клапан, и тогда систему придется пополнять (подпитывать) водопроводной водой. Хотя такое устройство подпитки всегда включают в обвязку, частый долив воды приводит к образованию накипи внутри систе­мы и к коррозии алюминиевых радиаторов.

ИСКУССТВО ИГРЫ ТЕПЛОМ
Современные отопительные котлы - это техника высо­чайшего уровня, воплотившая в себе не только интерес­ные инженерные решения, но и достижения бурно разви­вающейся в последние десятилетия электроники. Их с полным правом можно отнести к «умным вещам». Система управления нынешнего котла - достижение научной мыс­ли, которое целиком служит комфорту и удобству пользо­вателя. Самый простой вариант - задать необходимую температуру на дисплее системы управления котла. Впро­чем, некоторые модели способны запоминать график изме­нения температуры в течение суток, недели и более, при­чем даже в разных помещениях. Это очень удобно в тех случаях, когда речь идет о подсобных помещениях или ком­натах, которые не нуждаются в постоянном отоплении.
Следующая ступенька комфортного и экономичного отопления - погодозависимое управление. На улице уста­навливается датчик наружной температуры. Автоматика котла постоянно считывает его показания и, в соответс­твии с изменениями погоды за окном, регулируя мощность системы, поддерживает постоянно ровную и комфортную температуру в помещениях. Специалисты считают, что та­кой способ управления работой котла экономит до 35 % энергии. Один из самых интересных способов регулирова­ния - дистанционный. Тут фантазия разработчиков гене­рирует самые нестандартные и яркие решения - от впол­не привычных (правда, не в области отопления) дистанци­онных пультов до совсем уже экзотичного контроля систе­мы управления котла посредством sms-сообщений.

ДЫМОВОЙ ТРАНСФЕР
Завершающим компонентом всей системы, связанной с отоплением коттеджа, является дымоход. Он необходим для всех конструкций котлов, кроме электрических.
Устройство дымоходов, развитие их конструкций, тех­нологии монтажа всегда были тесно связаны с совершенс­твованием отопительной техники. Довольно долго дымо­ходы представляли собой простую однослойную кирпич­ную трубу. Затем для удобства монтажа было предложе­но сооружать их из готовых керамических элементов, по­началу опять же лишь однослойных. Однако переход от одного вида топлива к другому (от дров к углю, от угля к мазуту, а затем к газу), общее движение от отдельных печей к центральному отоплению, совершенствование топливосжигающих установок предъявляли к устройству дымоходных систем все новые требования. Помимо стати­ческой устойчивости, пожаробезопасности и газонепрони­цаемости конструкций, появились требования к кислотостойкости внутренней поверхности дымовой трубы. Это привело к созданию двухслойных дымоходов. В них вне­шняя труба обеспечивает статическую устойчивость, а внутренняя, шамотная, защиту от всеразъедающего кислотного конденсата.
Появление на рынке конденсационных котлов с макси­мально возможным использованием теплоты сгорания топ­лива снизило температуру печных газов. Это привело к не­обходимости устройства между внутренним и наружным слоями дымоходов промежуточной теплоизоляции, кото­рая не дает отходящим продуктам сгорания чересчур сильно охлаждаться. Это стало мотивацией к созданию трехслойных дымоходных конструкций.
На российском рынке имеется большое разнообразие конструкций дымоходов: классический, выполненный из кирпича; из нержавеющей стали; керамический; стеклопластиковый.
Первый вопрос, на который должен ответить потреби­тель при выборе дымохода, в комплекте с каким оборудо­ванием он будет использоваться. Если речь идет о тради­ционных котлах, здесь подойдут «нержавейка», керамика и стеклопластик. Для низкотемпературного конденсатного оборудования применяются специальные пластиковые ды­моходы.
Каким же требованиям должны на сегодняшний день отвечать современные дымоходы? В первую очередь это газоплотность - исключение попадания газов в помеще­ние и падения давления в канале. Во-вторых, максималь­ная пожаробезопасность. В-третьих, это, конечно, качест­во. Главные показатели - устойчивость к высокой темпе­ратуре и коррозии (последнее напрямую относится к сов­ременным низкотемпературным котлам, где высока веро­ятность возникновения конденсата). Четвертое требова­ние - гладкая внутренняя поверхность конструкции, уменьшающая сопротивление движению дымовых газов. И, наконец, пятое. Дымоход должен быть «теплым», то есть выполненным с применением материалов, которые обеспе­чивают высокие теплоизоляционные свойства. При этом важна и толщина этих материалов.
На сегодняшний день на рынке несколько компаний - производителей керамических дымоходов, наиболее известная из них фирма SCHIEDEL. Эта компания представляет на выбор несколько дымоходных систем, таких как SCHIEDEL Uni, SCHIEDEL Kerastar, SCHIEDEL Quadro. Рассмотрим одну из них подробнее. Модульная система (сэндвичи) SCHIEDEL Kerastar - это керами­ческая профилированная труба, гарантирующая устойчивость к прогоранию, кор­розии и воздействию кис­лот. Здесь имеются тепло­изоляционный слой толщи­ной 60 мм, выполненный из очень стойкого к высоким температурам каменного волокна и полностью плот­но охватывающий внутрен­нюю трубу, а также атмо-сферостойкая некорроди-рующая наружная оболоч­ка из нержавеющей стали. Внутренние керамические трубы соединяются друг с другом на специальном герметике, а дополнитель­ную плотность и прочность соединения обеспечивает применение обжимных хо­мутов из нержавеющей стали. Возведение дымо­ходной системы SCHIEDEL Kerastar возможно не только в ходе строительства, но и при реконструкции и пере­планировке здания.
Перекинем мостик от керамики к нержавейке. Дымохо­ды из такой стали бывают двух типов: однослойные и утепленные. Первые применяются для монтажа внутри помещения, вторые - как внутри, так и снаружи здания. Утепленные дымоходы состоят из трех слоев. Наружная и внутренняя стенки выполнены из нержавеющей стали, между ними проложен слой утеплителя (обычно базальто­вой ваты). Благодаря абсолютно гладкой внутренней по­верхности, не создающей препятствий для прохождения газов, такие дымоходы создают оптимальную тягу, а утеп­ление обеспечивает быстрый прогрев стенок дымохода {за 1,5~2 минуты) и, соответственно, быстрое преодоление по­рога конденсатообразования. Дымоходы отличаются про­стотой и легкостью монтажа, высокой долговечностью (до 10-15 лет).
Подводя итоги, следует подчеркнуть, что на стадии проектирования заказчик имеет возможность определить сечение дымохода для будущих отопительных приборов, а также определиться с местом их установки, что в буду­щем позволит установить котел или бойлер необходимой мощности и размеров. Дымоходы лучше всего располагать во внутренних стенах дома, но исключения, конечно, быва­ют, вплоть до их выноса за наружную стену здания.

ЧТО ДУБЛИРОВАТЬ?
Жизнестойкость отопительного оборудования существен­но повышается, если оно защищено от перебоев в энерго­снабжении коттеджа. Это связано с тем, что отопительные котлы оснащаются системами контроля и автоматизации, которые требуют качественного (220 В ± 1-5%) и беспере­бойного электропитания. В случае выхода питающего на­пряжения за нормы, установленные производителем, эти системы дают сбои в работе, а то и просто выходят из строя (часто это происходит с блоками управления и газовыми горелками).
Если у вас нет проблем с отключением электроэнергии, а стоит только проблема стабилизации напряжения (оно может быть постоянно или кратковременно выходить за норму, быть гораздо ниже или выше положенных 220В), то достаточно установить небольшой по мощности стаби­лизатор напряжения. Если же у вас часто происходят непредвиденные отключения электроэнергии, то проблему (локально для обеспечения работы котла) можно решить с помощью источника бесперебойного питания.
Для повышения живучести компонентов котельной предусмотрены системы дублирования, причем существу­ют различные подходы.
При надежном газоснабжении практикуется, например, установка двух газовых котлов вместо одного. Подобные системы обладают большой надежностью и гибкостью в обеспечении теплового комфорта. Обычно мощность двух котлов берется одинаковой, каждый прибор в случае по­ломки «напарника» может обеспечить работоспособность всей системы. Котлы обвязываются либо петлей Тихельмана с двумя задвижками с электроприводом (на каждой обратке), либо через гидравлическую стрелку с двумя на­сосами котельного контура. Для управления системой ис­пользуют ведущую и ведомую автоматику и стратегичес­кий модуль (встраиваемый) для каскадного включения котлов. Для двухкотельной установки чаще применяют один бойлер достаточно большого объема.
При ненадежном газоснабжении в систему включают твердотопливный или электрический котел, на плечи ко­торого будет возложена ответственность за поддержание в доме положительной температуры вплоть до приезда ре­монтной бригады и устранения неполадки в газовом котле. Если нет возможности быстро устранить неисправность или вы в данный момент отсутствуете, резервное отопле­ние в критичных помещениях (туалет, ванная комната, кухня - то есть там, где имеются водяные затворы, за­мерзание которых может привести к аварийным ситуаци­ям) до включения основной системы отопления обеспечат стационарные электроконвекторы. Установленные на ми­нимальный режим, они отключены при работе основной системы отопления. Дополнительная стоимость такого ре­зервирования по сравнению с основной системой отопле­ния составит 3-5%, а эксплуатационные затраты вообще отсутствуют.

РЕГОСЦЕНИРОВКА НА МЕСТНОСТИ
Ни к одному из помещений коттеджа не предъявляются столь строгие нормы по обустройству, как к газовой ко­тельной, что, впрочем, неудивительно - газ очень взры­воопасен.
Небольшой дом легко можно обогреть при помощи на­стенного котла номинальной мощности до 24^31 кВт. Такие котлы представляют по сути готовую котельную в одном миниатюрном корпусе, так как включают, помимо самого котла, контур отопления с насосом и небольшим расшири­тельным баком, контур горячего водоснабжения (ГВС) с бойлером, систему автоматики и запорную арматуру.
Как правило, отдельное помещение котельной потребу­ется при площади дома свыше 250-300 кв. м. Практика по­казывает, что пренебрежение требованиями к котельной в момент проектирования загородного дома приводит в дальнейшем к серьезным проблемам.
Последовательно познакомимся с существующими нор­мами.
Площадь помещения - не менее 4 кв. м на один котел. Высота потолков - не менее 2,5 м. Объем - не менее 15 куб. м. Однако минимальные размеры помещения могут создать ситуацию, когда смонтировать оборудование будет невозможно физически, так как котел необходимо подклю­чить к трубопроводам и дымоходу. Нередко со временем возникает дополнительная необходимость установки водоподающего оборудования, систем водоочистки, и все это надо где-то размещать. Поэтому смело можно утверждать, что минимально удобная площадь котельной для среднего дома должна составлять от 10-12 кв. м. Для напольного котла требуется сделать бетонный подиум высотой не ме­нее 15 см. К месту установки котла необходимо протянуть стальную шину от контура заземления.
Внешняя дверь должна быть шириной не менее 80 см. Запасной выход очень полезен в хозяйстве как для транс­портировки котельного оборудования, так и в качестве дополнительного выхода во двор. Обычно котел заносят по частям, самая тяжелая из которых топка. Для справки: полная масса напольного газового котла с чугунной топ­кой мощностью 50 кВт превышает 200 кг. Узкие двери и про­ходы, крутые лестницы, резкие повороты - все это обе­щает превратить транспортировку чугунной топки в ко­тельную в серьезное испытание. Размеры внутренней две­ри не регламентируются, но она должна быть обязательно противопожарной.
Окно естественного освещения. На каждый 1 куб. м помещения должно приходиться 0,03 кв. м оконного про­ема стены. Окно в данном случае служит не только для есте­ственного освещения или проветривания котельной, а еще играет роль запасного «аварийного клапана». В слу­чае взрыва газовоздушной смеси основная энергия взры­ва должна уходить наружу, а не локализоваться внутри помещения.
Отверстие для притока наружного воздуха рассчи­тывается исходя из номинальной мощности котла, а также с учетом источника воздуха - изнутри или снаружи зда­ния. Работающий котел потребляет несколько десятков кубометров воздуха в час. Он неизбежно засасывает из со­седних помещений и с улицы пыль, которая отрицательно сказывается на надежности. Чтобы снизить пылевую на­грузку, желательно уменьшить поступление грязного воз­духа изнутри дома, особенно если там еще ведутся строи­тельные работы. Поэтому отверстие для притока воздуха целесообразно делать только снаружи - в нижней части двери запасного выхода либо прямо в стене.
Канал естественной вентиляции располагается в вер­хней части помещения. Нормальное горение газа происхо­дит только в случае наличия достаточного количества кис­лорода, недостаток которого приводит к образованию угар­ного газа. Достаточный приток свежего воздуха и естест­венная вентиляция - решение этой проблемы.