Использовать для отопления дома только определенное топливо или один вид отопительных приборов не всегда целесообразно. Зачастую рациональнее создать комбинированную систему отопления.
Комбинированное отопление — это система, в которой для отопления используются различные источники тепла, как традиционные, так и альтернативные.
Основные преимущества комбинированного отопления:
— высокий уровень КПД (80%);
— экономичность;
— экологическая безопасность;
— получение энергии из всех доступных источников;
— рациональное распределение энергии в системе;
— возможность монтажа в отстроенном и отремонтированном здании, оборудованном другой системой отопления.
Основной недостаток комбинированной системы отопления — большие денежные затраты при покупке и установке оборудования.
Как правило, в системе комбинированного отопления используются следующие устройства:
— теплонасос;
— солнечный коллектор;
— печи и камины;
— теплоаккумулятор.
В системе комбинированного отопления тепловой насос может играть ключевую роль, то есть быть основным источником тепла. Печи и камины с водяным контуром — важная часть системы комбинированного отопления. Их работа кардинально отличается от работы обыкновенных печей и каминов. Данные устройства позволяют максимально использовать энергию горения для нагревания воды, которая накапливается в теплоаккумуляторе, а затем применяется в отопительной системе. КПД у этих печей и каминов может достигать 85%. Как правило, устройства дополнительно оснащают воздуховодами, которые подают в помещение теплый воздух.
Теплоаккумулятор — мультифункциональный бойлер — является центральным элементом системы комбинированного отопления. К этому устройству подключают теплонасос, солнечный коллектор, печь, камин или любой другой генератор тепла. В верхний отсек теплоаккумулятора встраивают газовый котел, в котором нагревается вода. Котел включают только тогда, когда температура в верхнем отсеке снижается до заданного уровня. После этого осуществляется нагревание только верхней части накопителя, а не всего его объема.* Получается, что для нагревания воды используется минимум газа и максимум солнечной энергии.
Рынок предлагает целый ряд комбинированных котлов с двумя типами горелок: одна рассчитана на жидкое топливо, другая — на использование природного газа. Есть такие комбинированные агрегаты, на которые устанавливается только одна горелка. К ней подводятся газопровод и топливопровод жидкого топлива, при этом перевод с одного вида топлива на другой осуществляется простым переключением.
Есть и более замысловатые комбинации, например котел может работать еще и на твердом топливе. Рынок предлагает даже такие котлы, которые позволяют использовать твердое и жидкое топливо, магистральный и баллонный газ.
Так, комбинированные котлы КЧМ-5 мощностью от 21 до 100 кВт работают на газе, твердом и жидком топливе в комбинации с электрическим нагревателем. Более простой и экономичный вариант твердотопливного — дровяной котел «Дымок» мощностью от 18 до 31 кВт. Использование твердого топлива не требует больших затрат, при этом такой котел справляется с обогревом дома площадью до 200 кв. м.
Полы + радиаторы
Теперь расскажем о таком варианте, когда котел работает на каком-то определенном виде топлива (газе, солярке и т. д.), но отопительные приборы используются разные.
Теплый пол», в сущности, более удобен как отопительный прибор, он обеспечивает высокий комфорт, поскольку тепло в помещение поступает снизу и постепенно поднимается вверх. Оптимальная пропорция, по их мнению, это 30% радиаторного отопления и 70% отопления «теплым полом». При этом теплоноситель «теплого пола» нагревается до 50–60 градусов, а в радиаторах — до 65–75 градусов.
Вариант «теплый пол + радиаторы» может быть реализован как с применением теплоносителя, так и с использованием электроэнергии.
В первом случае в помещениях устанавливаются обычные радиаторы, а под напольным покрытием прокладываются трубы. Во втором случае радиаторы будут электрические, а под полом проложен греющий кабель.
Удобные электрические теплые полы и конвекторы рекомендуется использовать только в качестве поддерживающего отопления, предохраняющего дом от вымораживания в период отсутствия хозяев, либо для обогрева вспомогательных помещений.
Иные комбинации
В каждом доме возможны разные комбинации как отопительных приборов, так и самих систем отопления.
Какая именно будет комбинация — определяется потребностями и возможностями домовладельца. Допустим, у вас имеется система отопления котлом на жидком топливе и с теплоносителем, нагревающим радиаторы.
Радиаторы могут взаимодействовать с камином и более сложным образом. В этом случае камин выполняется не в классическом английском стиле, а в более функциональном варианте, с трубопроводной обвязкой. Такой камин тоже нагревает теплоноситель, причем две системы (радиаторная и каминная) должны функционировать параллельно. Такое совместное функционирование обеспечивается за счет пластинчатого теплообменника. Тепло из системы отопления, в которой работает камин, передается в закрытую систему отопления (с газовым котлом и отопительной сетью) через металлические стенки теплообменника. Составные части системы соединяют так, чтобы оборудование было взаимодополняемым. Например, если в камине развести огонь, это будет определено установленным на нем и постоянно включенным температурным датчиком. Сигнал датчика приведет к автоматическому запуску насоса, обеспечивающего циркуляцию в контуре камина, и циркуляционного насоса в контуре отопления. После того как догорит топливо, контроллер по сигналу датчика автоматически выключит насос. Когда камин не работает и воды в системе отопления охлаждается, автоматически запускается газовый котел.
Кто-то использует для отопления индивидуальных домов печи или каминные печи, работающие на твердом топливе. Это довольно эффективные отопительные устройства, они быстро нагреваются и длительное время отдают тепло. Комбинироваться они могут с электрическими каминами, которые резонно включать, если на улице прохладно. Печка — это всегда определенная возня: дрова, пламя, сажа, — а электрический камин включается и выключается одним нажатием кнопки.
Возможна комбинированная система электрического отопления. Один из ее плюсов — полная экологическая безопасность: тут даже дымоход не нужен. Основу такой системы составляют плинтусные и настенные конвекторы. Нагрев по площади осуществляется электрическими «теплыми полами», предусматривающими режим теплонакопления. Для локального обогрева могут использоваться инфракрасные обогреватели, размещенные под потолком; кроме того, в систему может быть включен и вышеупомянутый электрический камин, имитирующий классический.
Электрическими отопительными приборами
легко управлять, их мощность меняется одним поворотом регулятора, а главное — процесс регулировки легко автоматизировать. Поэтому комбинированные системы, как правило, комплектуются блоками автоматики — с тем чтобы без участия человека поддерживать комфортную температуру в помещениях.
В южных регионах нашей страны получила распространение комбинация газового котла и солнечного коллектора, соединенных в одну отопительную сеть. Это довольно сложная система, снабженная элементами автоматики. Система состоит из газового котла, который может работать с внешним накопителем горячего теплоносителя и снабжен погодным регулятором (им можно управлять дистанционно). Кроме того, в нее входит один или несколько солнечных коллекторов, используемых для подогрева теплоносителя. Есть также теплоаккумулятор емкостью 250–500 л, оснащенный двумя змеевиками, и насос для наполнения системы теплоносителем. Подобная система неплохо работает в тех регионах, где много солнечных дней, и летом позволяет получать горячую воду без включения газового котла, а в осенне-весенний период — экономить топливо и ресурс котельного оборудования.
Однако в наших северных краях подобная комбинация малоэффективна. И более целесообразно включать в состав комбинированных систем отопления тепловые насосы. Эти агрегаты используют природное тепло земли — фактически неисчерпаемый источник энергии, и экологически абсолютно безопасны. Минус один — они дорогие, что очень повышает первоначальные вложения в систему отопления. Но по прошествии лет затраты обязательно окупаются, что доказывает зарубежная практика.
Комбинировать тепловой насос с газовым или жидкотопливным не имеет смысла, поскольку сводится на нет одно из его существенных преимуществ — экологическая безопасность. А вот, допустим, сочетание с системой вентиляции, подогревающей воздух в доме, будет весьма эффективным.
Вопрос 9.
Двухтрубные системы отопления.
Двухтрубные системы отопления - это системы, в которых вода из нагревательного устройства подается по одной трубе, а охлажденная возвращается от отопительных приборов по другой (обратка). В отличие от однотрубных систем, где обе функции возложены на одну трубу. Схема реализации двухтрубной системы отопления различна для одноэтажных и многоэтажных зданий. Для одноэтажной системы отопления трубы подачи и обратки расположены на одном уровне с отопительными приборами. Вода в отопительный прибор подводиться сверху, а охлажденная отводиться снизу. Таким образом, горячая вода, которая легче холодной медленно остывает в отопительном приборе, затем охлаждаясь, опускается вниз и отводиться от отопительного прибора. Использование такой системы в коттеджах выглядит наиболее оптимальной. Обратку обычно прячут в полу либо, если это первый этаж разводку делают по потолку цокольного помещения. Для сокращения теплопотерь трубы помещают в современные изоляционные материалы.
При расположении подачи над батареями горячая вода задерживается в трубах перед попаданием в отопительный прибор, а значит замедляется прогрев помещения. Ускорить этот процесс позволяет расширительный бак, который добавляют в систему на подачу и делают его проточным. Тогда горячая вода хоть и легче холодной, но за счет превосходящего собственного веса, сосредоточенного в расширительном баке выдавливает холодную воду из батарей.
Двухэтажные двухтрубные системы отопления предусматривают расположение котла на первом этаже или в цокольном этаже. В этом случае разность потенциалов из-за расстояния по высоте холодной и горячей воды сильно возрастает пропорционально высоте. Что способствует улучшению циркуляции, и как следствие % сгорания топлива.
Расчеты производятся по заранее составленной схеме отопления, на которой нанесены все входящие в систему элементы. Выполняют гидравлический расчет двухтрубной системы отопления с использованием аксонометрических таблиц и формул. За расчетный объект принимают самое нагруженное трубопроводное кольцо, разбитое на участки. В результате определяют оптимальное сечение трубопровода, требующуюся площадь поверхности батарей, потери давления в отопительном контуре.
Расчеты гидравлических параметров проводят по разным методикам, самые распространенные:
- вычисления по линейным удельным потерям давления, предполагающие равнозначные колебания температуры теплоносителя во всех элементах разводки;
- расчеты по значениям проводимости и характеристикам сопротивления, предполагающие переменные перепады температуры.
Итог первого способа – четкая физическая картина с реальным распределением всех имеющихся сопротивлений в отопительном контуре. Второй способ расчета позволяет получить точные данные о расходе воды, о параметрах температуры в каждой составляющей отопительной системы.
Однотрубные системы отопления.
Для однотрубной системы отопления необходимо обеспечить хороший циркуляционный напор. Это возможно при условии, когда котел и верхний отопительный прибор находиться на значительном вертикальном удалении или в систему встроен циркуляционный насос.
При такой системе нагревание отопительных приборов, а соответственно и теплоотдача, убывает по мере удаления от котла. Такой эффект можно наблюдать в однокомнатной "хрущевке" на нижних этажах. Когда жара в комнате, а на кухне уже наблюдается дискомфорт от прохлады. Конечно же, при индивидуальном строительстве эта схема отопления не рассматривается.