Из чего состоит система отопления

Любую систему отопления и горячего водоснабжения, независимо от её сложности, можно рассматривать как модульную — набор отдельных элементов, соединённых трубопроводами и устройствами управления. Первоочередная задача при построении таких систем — проектирование и соответствии с некоторым набором заранее заданных параметров: типа топлива, мощности, иногда — марки оборудования, необходимости использования ранее приобретённых компонентов (такое часто случается), возможности расширения системы в дальнейшем, сложности самой системы и требующихся элементов управления— Факторов довольно много, и типовые решения пригодны только в простых случаях.

А с учётом увеличения доли индивидуального строительства относительное количество типовых решений, разумеется, снижается. Тем не менее почти любой компонент системы можно подобрать из линеек оборудования специализированных производителей. Правда, тут возникает ещё одна задача — все эти компоненты нужно «подружить» между собой, то есть по возможности обеспечить их совместную работу с помощью единого «управляющего центра» и минимизировать «ручное вмешательство».

Сложность любой системы определяется, в частности, количеством входящих в неё компонентов. С другой стороны, чем «замысловатее» система, чем больше в ней отдельных узлов, тем сложнее может оказаться устройство этих узлов. Речь идёт, прежде всего, об основных элементах любой системы управления — теплогенераторах, в роли которых чаще всего используются отопительные котлы различных типов. В простых случаях котёл может представлять собой полностью готовое устройство, которое достаточно подключить к коммуникациям. В более сложных котёл может «набирапкгя» и.ч отдельных компонентов (теплообменник котла, горелка, расширительный бак, насосная группа, датчики, устройства управления котлом и зашиты). Примерно то же самое и с элементами автоматического управления всей системой: Простые системы управления обеспечивают некий небольшой набор режимов, у более сложных возможности расширяются: увеличивается количество контуров управления, появляется возможность применения дополнительных датчиков и устройств. Кстати, и сами системы управления могут выпускаться как в виде готовых блоков, так и иметь модульную структуру: нужно, например, обеспечить удалённое управление — к основному модулю подключается специализированный дополнительный, понадобится ввести ещё один контур — ставится другой модуль.

Очевидно и то, что с возрастанием сложности системы снижается ее надёжность. Любая техника имеет определённый срок службы, но может выйти из строя теоретически в любой момент, а чаще всего — или при включении после длительного перерыва, или на максимальной нагрузке. Если речь идёт о системах отопления, то самое «слабое звено» тут — теплогенераторы. В случае их поломки дом останется без отопления, причём, возможно, на довольно длительный срок. За это время могут испортиться и иные компоненты, например разморозится трубопроводы. Жильцам отсутствие тепла в доме тоже вряд ли понравится. Выход из строя прочих компонентов в этом отношении обычно неприятен, но не настолько критичен.

Подытожим.

Сложные системы отопления, как говорилось ранее, применяются чаще в неких «нетиповых» случаях — обычно для зданий и сооружений большой площади. Поэтому и убытки при выходе таких систем из строя окажутся весьма значительными. Небольшие котлы ещё можно экстренно купить в магазине и быстро смонтировать, а мощные, скорее всего, придётся заказывать, И тут возникает парадоксальная ситуация: чтобы обеспечить бесперебойное функционирование сложной системы отопления, её надо ещё более усложнить — использовать не один, а несколько теплогенераторов.

Выйдет из строя один — остальные будут продолжать работать. Конечно, стоимость системы возрастёт, но и надёжность увеличится. Впрочем, на фоне общей стоимости любой системы отопления (и ГВС) цена дополнительного теплогенератора обычно не так уж велика.

---

Ссылка по теме: Выбираем теплоноситель для системы отопления

---

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ

Прежде чем перейти к рассмотрению сложных систем, нелишне вкратце упомянуть об основных компонентах, которые могут в них входить. Нас не интересуют всевозможные трубы, батареи, тёплые полы, оборудование точек водоразбора — тут всё просто: если что-то вышло из строя, достаточно перекрыть соответствующий вентиль и ждать ремонтников, а иногда просто подтянуть соединение. Если выйдет из строя, например, какой-нибудь электрический комнатный регулятор температуры — беда тоже невелика, на живучесть системы в целом это не влияет.

Для работы отопительного оборудования нужно либо сгораемое топливо, либо электричество. Или и то и другое вместе. Пока предположим, что проблем с ними нет, то есть и топливо, и энергия поставляются, причём нужного качества.

Сами теплогенераторы оставим «на сладкое»: тема слишком обширная. Впрочем, раз речь идёт о больших системах, в данном случае под теплогенератором будем подразумевать только некий теплообменник. Иные компоненты, часто входящие в состав небольших отопительных котлов, есть резон рассмотреть отдельно. С них и начнём. Но сначала заметим, что системы отопления и ГВС могут быть открытыми и закрытыми. В открытых теплоноситель находится под атмосферным давлением, закрытые герметичны. Эффективнее, удобнее, но и дороже, конечно, закрытые системы, почти все современные теплогенераторы рассчитаны на работу именно с ними. Тем не менее открытые тоже могут применяться, в частности, как отдельные контуры системы.

Распределители, насосы и насосные группы.

Воду, выходящую из теплообменника, надо «прокачать» по системе. Для этого применяют насосы (кстати, они вполне могут стоять и «на входе» в теплообменник).

Часто насосы поставляются совместно с подключёнными к ним трубопроводами, измерительной аппаратурой (термометрами и манометрами), датчиками, а иногда даже «упаковываются» в термоизолирующий кожух. Такой комплект называют насосной группой, фактически это отдельный модуль, который легко подключить к системе и заменить в случае необходимости. Выйти из строя в группе может разве что насос, но это надёжное устройство, да и при его поломке найти новый — не проблема.

Тем не менее, если насос сломается, контур, на который он установлен, работать не будет. Впрочем, сложная система обычно подразумевает несколько контуров отопления, так что совсем остаться без тепла вряд ли удастся, да и поломку можно устранить достаточно быстро. Обычно на каждый контур отопления и ГВС приходится как минимум один насос. Исключение — самые простые открытые системы отопления с естественной циркуляцией, в них теплоноситель движется самотёком (существуют и открытые системы с насосами).

Расширительные баки

Предназначены для компенсации теплового расширения жидкости. В открытой системе представляют собой вполне обычную ёмкость, расположенную в верхней точке системы и связанную с атмосферой, в закрытой — сосуд с мембраной-перегородкой: с одной стороны воздух, с другой жидкость (может ставиться в любой точке). Резервируются нечасто: ломаться в них попросту нечему, найти и подключить новый, если что, недолго.

Электронные устройства управления системой отопления

Речь не о всевозможных комнатных датчиках и регуляторах, а о «мозгах» — некоем центральном модуле, на который «завязаны» все или почти все системы управления. При обеспечении должного качества подводимой к ним энергии практически не ломаются. В случае сбоя в работе обычно достаточно «перезагрузки», после которой работоспособность восстанавливается.

Иногда могут иметь аварийный режим работы — поддержание минимального комплекта функций. Но если выйдут из строя окончательно — проблемы такие же, как и в случае с испортившимся теплогенератором — требуется ремонт или замена, которые могут провести только специалисты. Выход из положения очевиден, если теплогенераторов два или более, неработающий отключается, отопление обеспечивают оставшиеся.

---

Читайте также: Виды систем отопления (отопительных систем) в частных домах

---

Бойлеры и накопительные баки.

Два внешне довольно сходных устройства: теплоизолированные ёмкости. Назначение разное, У бойлера внутри расположен один или несколько теплообменников, по которым циркулирует теплоноситель, подогревающий запас горячей воды. Бойлеры применяются в системах ГВС с целью уменьшения нагрузки на теплогенератор и обеспечения комфорта: пользователь расходует горячую воду из бойлера, пришедшая на её место холодная вода от системы холодного водоснабжения в дальнейшем подогревается до установленной температуры. Задача накопительного бака — лишь накопление и хранение теплоносителя, его есть резон использовать совместно с твердотопливными котлами, чтобы реже их растапливать, электрическими котлами и тепловыми насосами (ночью энергия стоит дешевле) или солнечными коллекторами — чтобы иметь запас горячей отопительной воды на ночь.

Теплогенераторы

Применительно к жидкостным системам отопления в их роли могут выступать котлы различных типов, тепловые насосы и солнечные коллекторы.

Газовые котлы

Могут работать либо на природном (магистральном), либо на сжиженном газе. Разница невелика, практически любой газовый котёл допускает перенастройку с одного вида топлива на другой. Магистральный газ — наиболее дешёвое топливо, ограничений тут два.

Во-первых, для использования магистрального газа необходима сама магистраль, подведённая к строению, а она есть далеко не везде, да и само подключение обойдётся довольно дорого.

Во-вторых, для ввода в эксплуатацию системы отопления с котлом, работающим на магистральном газе, необходимо пройти целый ряд согласований. Если речь идёт о периоде строительства дома, использовать такие котлы не удастся. Прочие виды котлов требуют значительно меньшего объёма бюрократических процедур в процессе ввода в эксплуатацию и при их дальнейшем использовании. Правда, и стоимость отопления с их помощью возрастает.

Котлам, работающим на сжиженном газе (пропан-бутане), нужна ёмкость для его хранения (газгольдер) — бак достаточного объёма, который необходимо где-то разместить: закопать в землю или установить «на территории». Этот способ отопления довольно популярен в Европе, у нас встречается реже. Тем не менее при отсутствии магистрального газа, особенно если его подключение возможно «в перспективе», этот способ достаточно удобен. Отключить котёл от газгольдера и перенастроить его на работу на метане — задача решаемая.

Жидкотопливные котлы

Основной вид применяемого у нас жидкого топлива — дизельное, то есть «солярка». Иногда допускаются и другие виды лёгкого топлива или их смесей, подробнее это надо смотреть в документации на оборудование. Хранить и пополнять запасы такого топлива несложно, пожарная опасность сравнительно невелика.

Из недостатков, кроме стоимости, можно отметить то, что качество такого топлива не всегда стабильно, в зимнее время нужно использовать его «зимние» разновидности. К тому же «солярка» обладает стойким специфическим запахом Конечно, хранят ее в закрытых ёмкостях, но в случае случайного разлива выветриваться запах будет долго.

Ассортимент жидкотопливных котлов по сравнению с газовыми невелик, практически все они выпускаются в напольном исполнении, и конструктивно сходны с некоторыми газовыми, за исключением горелки. Точнее, большинство таких котлов можно использовать либо для работы на жидком топливе, либо на газе. Если речь идёт о строительстве, такой котёл окажется хорошим решением: на период стройки он работает на жидком топливе, потом, после получения всех разрешений и подвода газа, горелка меняется на газовую.

С помощью жидкотопливных и газовых котлов можно обустроить автономные системы отопления высокой сложности, требующие минимального обслуживания.

Твердотопливные котлы

Существует множество их разновидностей, от очень простых до сложных. В качестве твёрдого топлива могут применяться дрова, уголь различных сортов, торф и другое органическое топливо. Однако эти котлы далеко не всегда «всеядны», возможность применения тех или иных видов топлива указывается в документации. Уровень сложности у таких котлов тоже различен, и чем сложнее котёл, тем строже требования к топливу.

В абсолютном большинстве случаев твердотопливные котлы — одноконтурные, контур ГВС в системе «строится» отдельно. Регулировать мощность отопления в твердотопливных котлах можно единственным способом — изменяя подачу воздуха в камеру сгорания.

Простые модели могут использоваться в открытых системах отопления, с ручным управлением параметрами горения, вообще безо всякой электроники.

Немного более сложные имеют автоматическую механическую регулировку подачи воздуха в зависимости от температуры котловой воды. При дальнейшем усложнении системы в ней могут применяться циркуляционные насосы для прокачки теплоносителя.

Такие варианты возможны и в открытых, и в закрытых системах отопления. Наиболее сложные котлы имеют электронное управление и вентилятор с регулируемой частотой вращения, позволяющий быстро изменять расход воздуха.

Из преимуществ твердотопливных котлов стоит отметить высокую экологичность. При сжигании древесины и угля вредных соединений по большому счёту не образуется: в природу возвращается углерод (и углекислый газ), ранее аккумулированный растениями. Даже при неполном сгорании все выделявшиеся вредные вещества вроде угарного газа быстро окисляются до безопасных соединений.

Основной, но не единственный недостаток таких котлов — необходимость ручной загрузки топлива, удаления золы и ручной чистки камеры сгорания и дымоходов. Причём фразы из их инструкций типа «обеспечивает отопление помещений площадью до … в течение … часов» следует читать примерно так: «обеспечивает либо отопление помещений указанной площади, либо может работать на малой мощности указанный период времени». Дело тут ещё и в том, что параметры топлива слишком сильно различаются. Качество угля может быть разным, что же касается дерева — многое зависит от его влажности. Чтобы «дровяной» котёл работал максимальное время на расчётной мощности, дрова должны быть сухими (не менее года естественной сушки), максимально возможной длины и одинакового размера. Реально добиться такого очень трудно. Фактически на одной загрузке котёл может проработать всего несколько часов. Чтобы увеличить промежутки между топками, есть резон использовать в таких системах накопительные баки: когда топливо кончится, запаса горячей отопительной воды хватит ещё на некоторое время.

Отдельная разновидность твердотопливных котлов — пеллетные. Пеллеты представляют собой небольшие гранулы, изготавливаемые из отходов древесного производства, засыпаемые в бункер котла. Подачу пеллет легко автоматизировать, продолжительность непрерывной работы гораздо выше, если надо, за отдельную плату можно найти и устройства, подающие пеллеты от места хранения в бункер.

Электрические котлы.

Самое простое и компактное решение. Сами по себе стоят недорого, но дороже всего обходятся в эксплуатации, к тому же требуют довольно высокой подведённой электрической мощности, которую не везде можно обеспечить. КПД таких котлов обычно принимают равным 1(Х)% (или указывают очень близкое значение).

Это верно, но лишь частично. Большинство электростанций работают на сгораемом топливе, в итоге, чтобы получить электричество, надо «где-то» сжечь это топливо, выработать энергию, подвести её к дому и снова преобразовать в тепло. КПД такой системы, разумеется, гораздо скромнее, и стоимость отопления окажется выше, чем при сжигании топлива в «домашнем» котле. Тем не менее электрические котлы довольно популярны для небольших объёмов помещений, при временном проживании, в процессе ремонта, а также как резервные и дополнительные источники теплоснабжения.

---

Подробнее: Выбираем котел и другую технику для отопления дома

---

ЭНЕРГИЯ ПРИРОДЫ

Котлы всех типов удобны тем, что их выходная мощность практически не зависит от внешних факторов: в любую погоду мощность определяется лишь количеством подаваемого топлива. К теплогенераторам относятся также тепловые насосы и солнечные коллекторы.

Тепловые насосы.

Получают энергию из окружающей среды. требуют для работы электричество, но в несколько раз меньше, чем при отоплении электрокотлами. По принципу действия напоминают холодильник, только наоборот.

Холодильник «отбирает» тепло от продуктов и отдает его в умноженном количестве в помещение кухни, тем самым обогревая её. Таким же образом тепло из земли, воды или воздуха можно отдавать в дом. Эту тепловую энергию вполне можно использовать для отопления. Недостатков несколько: чем больше разница температур снаружи помещения и теплоносителя в системе отопления, тем больше тратится электричества.

Воздушные насосы сравнительно просты, но менее всего эффективны, для водяных нужна река или несколько скважин с большим дебетом, грунтовые дороже всего, так как требуют масштабных земляных работ, фактически воздушные насосы можно применять при наружных температурах до —15—20 “С для нагрева теплоносителя примерно до 50—60 “С, водяные или земляные (рассольные) — круглогодично без ограничений. Чтобы увеличить этот диапазон, лучше всего использовать дополнительный нагрев (часто в комплект насоса входит ТЭН).

---

Подробнее о тепловых насосах здесь, здесь и здесь

---

Солнечные коллекторы.

Панели, улавливающие энергию Солнца и использующие её для нагрева теплоносителя. Источники самой дешёвой тепловой энергии, но, как и насосы, более всего эффективны при положительных и небольших отрицательных температурах, к тому же, разумеется, способны улавливать тепло только днём. На наших широтах использовать их как основной источник отопления затруднительно.

Зато коллекторы можно применять для нагрева воды в ГВС: пары панелей площадью около двух квадратных метров каждая хватает для обеспечения потребностей в горячей воде трёх-четырёх человек (в тёплое время года). В принципе их можно использовать и для отопления, но лишь в качестве дополнительного источника и только для сокращения затрат. В то время, когда требуется больше всего тепла, то есть зимой и в пасмурную погоду, солнечные коллекторы дополнительной энергии в систему подавать не смогут.

РАЗ КОТЁЛ, ДВА КОТЁЛ

Все системы отопления и ГВС могут быть разделены на работающие в моновалентном, моноэнергетическом или бивалентном режиме.

Моновалентный — самый простой случай: все потребности обеспечивает один теплогенератор. Моноэнергетический — несколько генераторов, использующих один и тот же вид топлива. В бивалентном режиме применяются генераторы, работающие на разных видах топлива

Недостатков у моновалентного режима несколько. Для покрытия всех потребностей в тепле нужно устанавливать генератор высокой мощности, к тому же любой генератор способен вырабатывать тепловую энергию лишь в определенном мощностном диапазоне. Скажем, для газовых котлов минимальная мощность составляет 10—30% от номинальной (и то в случае довольно сложных систем). Значит, если тепла требуется немного, неизбежны периодические остановки оборудования. Надёжность моновалентной системы невелика: если выйдет из строя единственный теплогенератор — отопление прекратится.

Моноэнергетический и бивалентный режимы в этом отношении удобнее. Для небольших нагрузок используется один генератор, остальные «отдыхают», по мере возрастания нагрузки подключаются дополнительные. Возможен и другой вариант: основной теплогенератор обеспечивает большинство потребностей в течение отопительного сезона, но если его мощности не хватает — подключается дополнительный нагрев.

Такая система отопления часто применяется в тепловых насосах, а также солнечных коллекторах, бойлерах и накопительных баках. Они могут оснащаться встроенными ТЭНами, дополнительно подогревающими воду или теплоноситель.

Каскадное подключение

Вместо одного большого теплогенератора устанавливают несколько, поменьше. Стоимость такого комплекса окажется выше, но и «плюсов» много. «Живучесть» системы возрастает: если один из котлов не сможет работать, нагрузку возьмут на себя оставшиеся, а неисправный аппарат всегда можно неспешно починить или заменить Диапазон модулирования такой системы тоже увеличится. Допустим, если один котёл мощностью 1(К) кВт способен работать на минимальной мощности в 20 кВт, то два аналогичных, но вдвое меньшей мощности — уже на 10 кВт. Как следствие — снижение количества пусков, уменьшение нагрузок на систему и более равномерное отопление. К тому же в такой конфигурации большую часть времени в году будет работать только один котёл, следовательно, износ оборудования тоже уменьшится. Многие газовые и жидкотопливные котлы рассчитаны на каскадную работу, для этого в систему обычно добавляют сравнительно недорогой управляющий модуль. В общем, особенных препятствий в установке каскадной котельной нет, они достаточно популярны.

ОБЪЕДИНЕНИЕ РАЗНЫХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ В ОДНОЙ СИСТЕМЕ ОТОПЛЕНИЯ

Вариантов, при которых применяются такие системы, несколько.

Например, в процессе строительства дома нельзя использовать газовые котлы, да и организовать сложную систему отопления нереально. Но зато вполне можно сделать «времянку» — например, установить электрический или твердотопливный котёл. Для продолжения работ в зимнее время этого вполне может хватить. В дальнейшем при правиль-ном подходе реально использовать отдельные элементы временной схемы и в постоянной системе. В первую очередь это, конечно, относится к котлам. Их можно включить в систему в качестве дополнительных теплогенераторов, использующихся время от времени, например в сильные морозы или для быстрого прогрева строений при непостоянном проживании,— вторая основная причина, которая заодно позволяет уменьшить, требуемую мощность основной системы. Фактически получается то же каскадное подключение, но с несколькими типами котлов. Конечно, электрический котёл в эксплуатации обойдётся дороже, чем любой другой, а твердотопливный потребует ручной загрузки и выгрузки золы, но продолжительность сильных морозов в году у нас обычно не превышает нескольких недель — «пересидеть» их в ручном режиме несложно, и затраты окажутся не настолько большими.

Как вариант, на период строительства можно использовать котлы со сменными горелками: сначала отапливаться жидким топливом, затем перевестись на газ. Существуют и многотопливные котлы, но их не слишком много.

Основные варианты подключения котлов разных типов

В общую систему можно объединить практически любые котлы. Возможно и объединение открытой и закрытой систем отопления. Технически это довольно просто: два контура соединяются через теплообменник. Такая схема часто используется, если резервный котёл работает на твёрдом топливе.

Почти все виды теплогенераторов могут применяться и в качестве основных, и как дополнительные. Если речь идёт о сданных в эксплуатацию строениях, то основными есть резон «назначат!»» те из них, которые способны работать продолжительное время и при этом быть по возможности недороги в эксплуатации- Это тепловые насосы, все виды газовых и жидкотопливных, а также пеллетные котлы. Другие виды твердотопливных тоже можно использовать, но они требуют частого обслуживания, при этом желательна установка накопительного бака большого объема.

В качестве резервных и дополнительных источников нагрева годятся твердотопливные (накопительный бак в этом случае не так важен, хотя допускается), а также все виды электрических котлов. Солнечные коллекторы по очевидным причинам в наших условиях в зимнее время годятся в лучшем случае только как дополнительные теплогенераторы. Впрочем, их использование экономически оправдано практически в любой системе индивидуального отопления.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА

Подключение электрического котла можно автоматизировать. Фактически для этого требуется только подача управляющих сигналов. С твердотопливными сложнее.

Не все из них вообще имеют хоть какие-то электронные устройства управления. Тем не менее, если включить их в систему параллельно автоматически управляемым котлам,— задача упрощается.

Любая система автоматики работает, основываясь на показаниях датчиков, если нагрев недостаточен — даётся команда на увеличение мощности. Ну а если ввести в такую систему дополнительный источник нагрева — хотя бы простой твердотопливный котёл, система уменьшит мощность основного отопления. Более сложные твердотопливные котлы допускают возможность регулировки мощности с помощью электроники — тут вопрос лишь в согласовании работы систем управления отдельных теплогенераторов. Это тоже возможно, но далеко не всегда. Некоторые производители выпускают системы, способные управлять совместной работой котлов различных типов (но, разумеется, только «своих»).

Иногда объединить несколько разных котлов в общую систему с централизованным управлением могут и сторонние специализированные организации. Но если обязательна именно такая система — подбор её компонентов лучше проводить заранее, ещё до приобретения «временного» котла. Даже если это возможно, стоит задуматься о бюджете такого «тюнинга» — не исключено, что ручное включение будет стоить дешевле.

АВТОР: М.ГРИБОЕДОВ

ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРИЦ, И ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВО. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме "Как сделать своими руками - домохозяину!"

---

Подпишитесь на обновления в наших группах и поделитесь.

Будем друзьями!