Отопительные системы частного дома: правила выбора

Сегодня рынок предлагает нам множество современных материалов для устройства отопительной системы частного дома. Давайте рассмотрим наиболее полезные из них.

Какому котлу отдать предпочтение?

Пожалуй, самая главная составля­ющая отопления дома – это источник тепла, святая святых, преобразующая энергию в тепло. Исходя из вида энер­гии, предпочтительной для отопления жилища, и стоит выбирать котел. Техно­логии не стоят на месте. Современные производители готовы предложить экологичные, высокопроизводительные и долговечные котлы. В результате по­степенно взамен морально устаревшим тэновым установкам, использующим электричество, приходят индукционные и электродные котлы, а место газовых котлов занимают конденсационные. Так почему же стоит уделить им внимание при выборе системы отопления?

Индукционный

Преобразует электричество в тепло методом электромагнитной индукции. По сути – это лабиринт труб с индук­тором-наконечником. Принцип работы индукционного котла заключается в пре­образовании электроэнергии в электро­магнитное поле. Оно нагревает сердеч­ник устройства, а он в свою очередь передает избыточное тепло теплоноси­телю – воде, маслу или этиленгликолю. Быстрый нагрев жидкости провоцирует конвекционные потоки, которые устрем­ляют нагревшийся теплоноситель вверх.

Индукционные котлы могут ис­пользовать любые жидкие теплоноси­тели: воду, масло или антифриз. Это особенно важно в аномально холодные зимы. Значит, при отключении электро­энергии трубы не лопнут, а с восста­новлением электроснабжения система продолжит работу.

Такая конструкция долговечна, ведь котел не содержит ни одной подвиж­ной детали, что полностью исключает механический износ, а микровибрация, возникающаяся за счет магнитных ко­лебаний, дает стопроцентную защиту сердечника от накипи. Индукционные котлы заметно превосходят и тэновые устройства с их выходящими из строя нагревательными элементами, и электро­дные, в которых анод растворяется за несколько лет.

Продавцы позиционируют индукци­онные котлы как способные экономить электричество, потребляя при той же теплоотдаче на 20–30% меньше ана­логов. Однако не стоит принимать эту информацию за чистую монету: любой электроприбор прямого нагрева для выработки 1 кВт/ч тепловой энергии тратит 1 кВт/ч электроэнергии. Разница лишь в том, что КПД не падает за счет рассеивания тепла вокруг котла, но для этого источник тепла должен быть рас­положен непосредственно в отапливае­мом помещении. Это легко осуществимо, ведь индукционные котлы отличаются небольшими размерами и могут монти­роваться в любом помещении.

Электродный

Также прибор прямого действия. На­грев теплоносителя в таком устройстве достигается за счет пропускания через него электрического тока. Напряжение в электродах ионизирует теплоноситель, и ионы хаотично движутся в нем, но электролиза не наблюдается, ведь катод и анод меняются местами с частотой электрической сети. Поскольку тепловая энергия формируется непосредственно в теплоносителе, т.е. теплоноситель од­новременно является и нагревательным элементом, электродный котел может экономить до 40% электроэнергии по сравнению с тэновым.

Электродные котлы оснащены авто­матикой управления, работающей по за­просу. В них отсутствует нагревательный элемент, а значит, отсутствует неуправ­ляемая инерция нагрева. В результате котел произведет четко выверенное до ватта количество тепла, необходимое отапливаемому помещению. Автомати­ка регулирует отключение системы от электросети при коротком замыкании, утечке теплоно­сителя и превышении задан­ной температуры. Управлять такой системой отопления можно, даже не находясь дома – через Интернет или по телефону. Благодаря спут­никовой связи котлу можно «позвонить» и «попросить» прогреть помещение до нуж­ной температуры. Незамени­мая функция для владельцев загородных коттеджей.

Существенным недо­статком электродного котла является необходимость автономного подключения питания, ведь при включении устройство требует большой мощности электричества и провоцирует скачок напря­жения.

Обычная вода не может быть теплоносителем в элек­тродном котле. Нужна либо существенная подготовка жидкости, либо использова­ние специального антифриза, предназначенного для систем такого типа.

Электродные котлы, как и индукционные, выгодно отличает компактность и бесшумность работы. Кроме того, их можно монтировать в уже действующую систему. Однако цены на сами прибо­ры и электричество, которое они потребляют, довольно высоки.

Конденсационный

Его КПД превышает 100%. Как такое возмож­но, ведь это противоречит законам физики? Помимо тепла от сгорания газа котел использует теплоту конденсации водяных па­ров. Он способен отбирать энергию конденсата из продуктов сгорания и тем самым экономить топливо. Если в классических газовых котлах выделяющаяся в процессе горения топлива вода превращается в пар и выносится через дымоход, то в конденсационных этот пар собирается в специаль­ном теплообменнике. Полу­ченное таким образом тепло затем используется для нагревания теплоносителя, что ощутимо повышает КПД установки, доводя его до 107–111% по отношению к газовым котлам, которые не способны извлекать тепло из конденсата.

Для большей экономии рекомендуется подсоединить котел к датчику уличной температуры. Это позво­лит сделать температуру обратной воды в системе отопления ниже точки росы (около 50°С). При включе­нии в низкотемпературную систему конденсационные котлы могут уменьшить по­требление газа до 35% в год и, соответственно, снизить на 35% затраты на газ. Это вполне компенсирует более высокую по сравнению с традиционными системами стоимость котлов. Низкая рабочая температура делает конденсационные котлы иде­альными для двухконтурной системы отопления.

Использование конден­сации для дополнительного получения тепла также зна­чительно увеличивает срок эксплуатации котла. Ведь выпадение конденсата от обычных котлов в дымоходе и попадание влаги обратно в конструкцию вызывает кор­розийный износ и ухудшение сгорания газа. Детали кон­денсационного теплообмен­ника выполняются из стойких к химической коррозии ма­териалов, таких как нержа­веющая сталь и силумин. Это позволяет увеличить срок службы вдвое в сравнении с обычными газовыми котлами.

Для эксплуатации котла-конденсационника необхо­дим герметичный дымоход с принудительной вытяжкой, устойчивый к кислотам. Воздух и газ смешиваются перед попаданием в горелку, благодаря этому и особой технологии горелки выброс вредных веществ с продук­тами сгорания уменьшается на 80%. Такой высокий уровень экологичности кон­денсационных котлов явился причиной запрета в Европе использования газовых устройств на законодатель­ном уровне.

Процессы в системе регу­лируются автоматикой. С од­ной стороны, это позволяет более точно управлять вклю­чением и отключением котла, тем самым экономя топливо, с другой – при перебоях в электроснабжении котел автоматически отключится, прекратив работу горелки и оставив дом без отопления.

Радиатор или конвектор?

После установки котла стоит позаботиться о тепло­обменниках, которые до­ставят тепло в каждый уголок дома. Их можно разделить на две большие группы: ради­аторы и конвекторы. Так уж сложилось, что на постсовет­ском пространстве больше прижились радиаторы. Они работают по аналогии с солн­цем: до 80% тепла передают излучением в инфракрасном спектре и обеспечивают постоянную температуру в комнате. Конвекторы же формируют в помещении круговые потоки теплого воз­духа. Отопительный конвектор, состоя­щий из множества пластин, размещенных на трубе, по которой течет воздух, нагревает холодный воздух между этих пластин. Теплый воздух, как известно, легче, и он стремится вверх, освобождая место между пластин для новой порции холодного воздуха. Итак, на каком же теплообменнике остановиться?

Из радиаторов для автономной системы отопления самой большой по­пулярностью пользуются алюминиевые варианты. Это самый недорогой вариант при высокой теплоотдаче (210 Вт на секцию при стандартной высоте), ведь металл нагревается быстро и так же быстро отдает тепло помещению – для прогрева до нужной температуры не­обходимо 10–12 минут. Рабочее дав­ление теплообменника составляет 16 атмосфер. Малый вес такого устройства облегчает транспортировку и монтаж. При использовании радиатора на обо­грев помещения в 10 м? нужно всего 2 л воды. За счет быстрого прогрева ради­атора установка на него термоклапана может сэкономить до 30% энергии.

Но есть у алюминиевых батарей и недостатки. К ним относятся неустойчи­вость к коррозии из-за высокой активно­сти металла и относительно небольшой срок службы. Эксплуатационный срок таких теплообменников не превышает 15 лет. Для продления жизни таких ба­тарей можно использовать щадящий те­плоноситель (рН 7–8), необходимый для сохранения защитной пленки на внутрен­ней поверхности изделия. При выборе алюминиевого радиатора следует учи­тывать: сборные модели категорически не подходят для отопительных систем, в которых используется антифриз или любое другое химическое соединение, ведь в них присутствуют резиновые уплотнители.

По сути, алюминиевые радиаторы разных производителей различаются лишь по дизайну – качественные харак­теристики примерно идентичны. Однако, если вы видите модель, значительно уступающую в цене среди аналогов, не спешите бежать с ней на кассу. Низкой ценой отличаются модели из вторичного алюминия. Цена, пожалуй, единственное преимущество таких батарей. Алюмини­евые радиаторы из вторичного сырья менее надежны, чем их собратья, изго­товленные из впервые переработанного материала.

Повышенной прочностью в срав­нении с алюминиевыми батареями об­ладают биметаллические радиаторы. Это те же алюминиевые теплообменники, но внутри них установлен стальной кол­лектор, по которому движется горячая вода. Соответственно, такая конструк­ция более устойчива к коррозии за счет стали, что продлевает срок службы и повышает сопротивляемость давлению до 40 атм. В то же время она сохраняет теплопроводность сродни алюминиевому аналогу. Естественно, и цена биметалли­ческого радиатора выше.

Любителям естественной циркуляции воздуха в помещениях следует рассмо­треть вариант установки конвектора. Наиболее выдерживают конкуренцию на рынке медно-алюминиевые конвекто­ры. Благодаря меди срок службы таких устройств – 50–60 лет. Конструкция конвекторов в корне отличается от кон­струкции радиаторов. Если в радиатор­ных батареях теплоноситель заполняет все устройство, то в конвекторе – лишь трубу с оребрением. Это позволяет использовать всего от 0,4 до 0,8 л теплоносителя. Вкупе с высокой тепло­проводностью алюминия и компактным размещением пластин это позволяет повысить КПД более чем на 50% по сравнению с радиаторами. Но в каждой бочке меда есть ложка дегтя. Конвектор в силу своих конструктивных особенно­стей собирает пыль, а затем гоняет ее по помещению вместе с циркулирующими потоками воздуха.

Еще один плюс конвектора – на­гревательный элемент не соприкасается напрямую с поверхностью. Поэтому дети не смогут обжечься о корпус конвекто­ра. При этом даже при невысокой темпе­ратуре теплоносителя температура в по­мещении будет оставаться комфортной.

Конвектор станет незаменимым решением для помещения с большой поверхностью остекления или в местах с повышенной влажностью, таких как зим­ний сад, оранжерея или бассейн.

К сожалению, медно-алюминиевые конвекторы – удовольствие довольно недешевое. Дороговизна обусловлена использованием дорогих терморегулирую­щих элементов. Цену повышает и наличие декоративного экрана из дерева, камня или нержавейки. Так что такую «батарею» можно расценивать не только как ото­пительный прибор, но и как предмет ин­терьера, не нуждающийся в маскировке. Можно начислить еще 1 балл за эстетиче­ский функционал: установка конвектора оставляет место для особенных архитек­турных решений. Так, отопительный при­бор можно разместить на стене, на полу и даже вмонтировать в пол.

Главное – не прогадать с трубами

Связать котел и теплообменник, пожалуй, самый ответственный этап монтажа отопительной системы. Очень важно правильно подобрать материалы для труб, ведь если радиаторы, кон­векторы или даже котел при желании можно достаточно безболезненно за­менить, то замена труб, зачастую вмон­тированных в стены или спрятанных под полом, потребует кардинального переустройства жилища.

Самый распространенный в отопи­тельных системах вид труб – полипропи­леновые. Главным образом, в силу своей дешевизны и надежности соединений. Трубы из полипропилена более чем в 2 раза дешевле металлопластиковых ана­логов, особенно за счет соединительных деталей. В то же время как раз их со­единение славится своей прочностью и легкостью монтажа. Термическая свар­ка, легко и быстро производимая обыч­ным паяльником (как видите, особых на­выков не требуется), позволяет создать монолитное соединение, по структуре идентичное с трубой.

Для работы с металлопластиком по­надобятся дорогостоящие инструменты либо физическая сила. Но соединение так и останется далеким от монолита. Тем не менее металлопластик можно гнуть, а для создания угла при монта­же полипропиленовых труб придется использовать уголки и тройники. По­липропиленовая труба имеет высокую механическую прочность, так что, если при монтаже случайно ударить ее или уронить на нее что-то тяжелое, большой беды не случится.

Гарантируемый срок службы поли­пропилена – 25 лет. Армированные по­липропиленовые трубы имеют рабочую температуру +95°С, соответственно, их можно смело использовать в системах отопления. Еще одно преимущество полипропилена – стойкость к размо­раживанию. То есть если вода в трубе замерзла, можно не беспокоиться за ее целостность, она расширится и при отта­ивании примет первоначальную форму.

Сшитый полиэтилен будет удобен в применении для лучевой разводки в стяжке или монтажа теплого пола. Материал получил свое имя благодаря структуре. Звенья молекул этилена как бы поперечно сшиты в трехмерную сетку. «Запутанность» молекул позво­ляет полиэтилену оставаться прочным на разрыв и сопротивляться трещинообразованию, а значит, легко гнуться. Также такие трубы имеют молекулярную память.

Обеспечение тепловой стабильности материала, находящегося под давлени­ем, – главная задача сшитого полиэти­лена. Обычный полиэтилен не годится для отопительных труб, ведь он дефор­мируется при высоких температурах, в то время как после сшивки рекомендо­ванная температура материала +95°С.

Стоит учитывать, что сшитый по­лиэтилен – материал для прокладки скрытых инженерных коммуникаций. Его нельзя использовать в местах попадания солнечного света, т.к. он разрушается под действием УФ-излучения.

Инновационные решения в отопительных системах

Мы рассмотрели наиболее популяр­ные и выигрышные материалы. Но, как бы там ни было, все они – лишь совре­менные способы реализовать проекты, придуманные десятки и даже сотни лет назад. Сейчас на рынке представлены кардинально новые решения, которые призваны весомо сократить расходы и негативное влияние на экологию.

Теплый пол

Теплый пол поможет сократить по­тери тепла через крышу. Только пред­ставьте: при отоплении радиаторами тепло в помещении распределяется не­равномерно. Как известно, теплый воз­дух идет вверх, а значит, если на высоте роста человека будет 20°С, комфортных для жизни, то под потолком воздух прогреется не меньше чем до 25°С. А количество тепла, уходящего через крышу и перекрытия, зависит как раз от температуры непосредственно под ними. Если же превратить пол в источник теп­ла, то, когда он будет нагрет до 25°С, на высоте в 2 м температура будет 23°С, а под потолком и вовсе не больше 20°С. Так потери тепла значительно сократят­ся, а температурный режим будет даже выше, чем от привычного отопления радиаторами.

Сейчас известно три технологии теплого пола: водяной, реализующийся с помощью греющего кабеля и электри­ческий. Первый вариант будет удобен в случае водяного отопления: в стяжку укладывается труба без соединений, температура теплоносителя в которой не может превышать 40°С.  Греющий кабель выступит альтернативой водяному полу, если энергию система отопления в доме перерабатывает из электричества. Такой кабель может укладываться на подложку либо подаваться в виде греющих матов. Пленочный электрический пол может монтироваться под ламинат, линолеум или кафель, ведь он представляет собой тонкую диэлектрическую подложку с на­несенными токоведущими каналами.

Теплоаккумуляторы

С помощью теплоаккумулятора мож­но значительно сэкономить, используя для нагрева теплоносителя дешевый ночной тариф на электроэнергию. Те­плоаккумулятор – это теплоизолирован­ная емкость большого объема, которая сохраняет нагретый теплоноситель и постепенно отдает его отопительным приборам. Для обладателей твердото­пливных котлов это устройство особенно полезно – собранного тепла хватит, что­бы топить котел не чаще раза в сутки.

Солнечные коллекторы

Независимое энергообеспечение пока совершенно не распространено в нашей стране. Хотя как дополнительный источник экономии ресурсов этот вид получения тепловой энергии довольно заманчив. Примитивнейший солнечный коллектор – это бак черного цвета, за­крытый стеклянной конструкцией. Лучи солнца нагревают емкость, а стекло сокращает за счет конвекции потери тепла. Последнее время наиболее рас­пространены коллекторы на вакуумных трубках. Принцип действия такой трубки схож с устройством термоса. Такие сол­нечные батареи преобразуют в тепло 94% солнечных лучей.

Коллектор не способен обеспечить дом круглосуточным отоплением, ведь ночью солнца нет, да и в пасмурную погоду выработка тепла уменьшается, однако как источник дополнительной экономии вполне может рассматривать­ся. Кроме того, при газовом отоплении можно использовать солнечный коллек­тор для получения электроэнергии – на дом солнечной батареи вполне хватит. Кстати, излишки электроэнергии, полу­ченной из альтернативных источников, в Беларуси можно сдавать государству по тройному тарифу!

Тепловые насосы

Тепловой насос не зависит от солн­ца, но и не предлагает бесплатного отопления. Более того, пока что цены на эксплуатационные расходы даже выше, чем если использовать магистральный газ. Главный козырь этой системы – не­зависимость от невозобновляемых угле­водородов. Вложив средства в тепловой насос, можно не опасаться повышения цен на газ.

Насос использует в среднем кило­ватт электроэнергии, но не для произ­водства тепла, а для перекачки 3–6 кВт тепловой энергии в жилье из другого источника. Принцип работы устройства чем-то напоминает холодильник, толь­ко чаще он работает на обогрев. Хотя тепловые насосы с одинаковым успехом могут как греть дом зимой, так и охлаж­дать его в летний зной.

Источником тепловой энергии может выступать грунт. Насосы, использую­щие геотермальное тепло, находятся в верхнем ценовом сегменте. При этом данный вид отопления наиболее на­дежен и независим от климата. Дорого обходится и само устройство, и монтаж. Ведь зонд-теплообменник необходимо поместить в забуренные на несколько десятков метров скважины. Температура там не зависит от климата на поверх­ности. Можно, конечно, расположить устройство и горизонтально (ниже точки промерзания), чтобы температура почвы была 10–12°С, но для этого необходима поверхность в несколько раз большая, чем площадь дома. Причем использо­вать ее как приусадебный участок уже не представится возможным: корни рас­тений будут подмерзать, ведь коллектор сильно охлаждает грунт.

Теплообменник можно помещать и в воду. Для этого необходим либо не­замерзающий водоем (самое удобное решение, ведь для получения неис­сякаемого источника тепла достаточно поместить в воду теплообменник и при­топить его грузами), либо высокий уро­вень грунтовых вод на участке. В таком случае насос монтируют так: бурится две скважины, в одну из них устанавли­вается насос для отбора воды, эта вода проходит через теплообменник и, от­дав тепло, возвращается через вторую скважину.

Самые близкие к реальности по цене тепловые насосы «воздух-воздух». Эти простейшие устройства, по сути, инверторные кондиционеры, укомплек­тованные греющим кабелем по периме­тру внешнего блока, что препятствует обмерзанию. Инструкция по монтажу та же, что и для обычного кондиционера. Но эти насосы круглогодично могут при­меняться только в теплой климатической зоне, ведь при температуре сильно ниже нуля они заметно снижают эффектив­ность, а при –30°С и вовсе не способны работать.

Наталья Михальцова, обозреватель