Проектирование и монтаж систем отопления

Отопление является одной из важнейших инженерных систем в наших широтах. При наличии холодной и снежной зимы даже в южных регионах здания без системы обогрева не могут эксплуатироваться. Поэтому на сегодняшний день используется большое количество возможных источников энергии для обогрева, а также эксплуатируются различные системы отопления, от правильности выбора которых зависит стоимость эксплуатации, надежность и удобство использования.

Отопление загородного дома

Необходимость грамотного отопления зданий

Долгий отопительный период в большинстве регионов приводит к тому, что затраты на отопление домов и квартир могут достигать больших величин. Это людей выбирать наиболее эффективные системы отопления с учетом доступности энергоносителей и стоимости как на этапе монтажа, так и во время эксплуатации. Как и любую инженерную систему, отопление важно проектировать до начала строительства здания. Это позволит заблаговременно и без задержек провести необходимые работы во время строительства. Запоздалый или некачественный проект в дальнейшем может привести к возможным переделкам, задержкам в строительстве и необходимости лишних трат финансовых средств. Проект должен выполняться профессионалами в тесной связке с заказчиком и смежными специалистами. Нужно учитывать особенности конструкции здания, его назначение, другие нюансы. Проектирование системы отопления в общем случае включает в себя:

  • Выбор наиболее подходящей системы в зависимости от доступности энергоносителей и финансовых возможностей заказчика.
  • Расчет теплопотерь здания и каждого помещения в нем для подбора оборудования и обогревательных приборов.
  • Разработка проекта системы отопления, который включает в себя схемы, спецификации и планы размещения оборудования.

Какие системы отопления существуют? Разберем этот вопрос детальнее.

Виды систем отопления зданий

Для отопления используют различные энергоресурсы. По этому фактору они разделяются на такие виды:

  • Газовые
  • Электрические
  • Тепловые насосы
  • Системы отопления на твердом и жидком топливе

Каждый энергоресурс выбирается при сопоставлении факторов доступности, стоимости, и возможностей использования. Например, в существующих условиях в большинстве случаев использование газа для обогрева дешевле, чем электричества, но газ не везде доступен. Также электричество можно использовать как энергию для тепловых насосов, в таком случае эксплуатация такой системе будет дешевле, чем прямое сжигание газа. Поэтому так важно заранее разработать грамотный и профессиональный проект с привлечением специалистов, которые оценят все факторы и подберут оптимальное решение. Системы отопления также разделяются на централизованные и автономные. Централизованные системы устраиваются для обогрева городов, поселков, микрорайонов — большого количества объектов. Автономная система проектируются и строится для обогрева отдельного объекта: здания, группы строений или даже квартиры. Если рассматривать уже различные варианты, как непосредственно устраивается обогрев помещений, то можно выделить системы отопления с радиаторами, воздушное отопление, теплый пол, инфракрасный обогрев.

Централизованное отопление и тепловые пункты

В современных условиях централизованное отопление представляет собой сеть генерации и распределения нагретой воды или пара по объектам. Для этого от теплоэлектроцентралей и котелен проложены трубопроводы. По ним подается теплоноситель с разными параметрами. Также в систему входят обогревательные приборы. Теплоноситель может подаваться непосредственно в обогревательный прибор — радиатор, батарею, но также существуют системы с промежуточным теплообменником, в котором теплоноситель от источника тепла нагревает жидкость в контуре отопления здания, не смешиваясь с ним. Такие теплообменники часто входят в состав тепловых пунктов. В системах центрального теплоснабжения используется теплоноситель с разными параметрами. Температура подачи и обратного теплоносителя может существенно различаться. Используются температурные графики 150/70°С, 130/70°С, 110/70°С 90/70 °С и другие. При температуре теплоносителя до 95°С, он может подаваться непосредственно на обогревательные приборы, но для высоких температур необходимо использование тепловых пунктов, в которых будет подготавливаться теплоноситель с необходимыми параметрами для конкретного объекта. Тепловой пункт состоит из оборудования и агрегатов, которые позволяют подготавливать теплоноситель с необходимыми параметрами, а также осуществлять контроль и автоматизацию системы отопления здания. При проектировании системы с централизованным отоплением разработка теплового пункта является важной частью проектной документации. Без нее невозможно создание эффективной и безопасной системы обогрева здания.

Автономное отопление

При отсутствии или нежелании использовать централизованное отопление на объекте можно установить автономное отопление разных видов. При этом необходимо руководствоваться нормативными документами и обосновывать это решение с разных сторон. Эти системы используют разные источники энергии и отличаются стоимостью, затратами на эксплуатацию, удобством использования, доступностью. Сегодня можно подобрать автономную систему отопления на любой кошелек в зависимости от желания и возможностей заказчика. Для этого применяются котлы, конвекторы, электрические радиаторы, системы теплого пола, тепловые насосы и воздушное отопление. К одним из часто используемых систем относят водяное отопление с котлом. В систему входит непосредственно теплогенератор, трубопроводы, обогревательные приборы, автоматика и регуляция. В зависимости от используемого энергоресурса применяется разные котлы:

  • Газовый котел. В связи с широким распространением сетей газоснабжения, использование котлов на этом топливе позволяет создать удобную и комфортную систему отопления зданий, квартир или других объектов. Котлы бывают разной мощности и конструкции. Они могут монтироваться на стены, пол, крышу или на прилегающей территории. Последний вариант часто используется для обогрева комплекса строений (например, школ, детских садов, больниц, других административных учреждений).
  • Электрический котел. В некоторых случаях использование электроэнергии выгоднее и дешевле, чем природного газа. То же относится и к случаю негазифицированных районов. Электрический котел представляет собой теплогенератор к которому подключаются сети трубопроводов с циркулирующим теплоносителем в виде воды или антифриза. Отличие от систем с газовым котлом только в источнике нагрева.
  • Котлы на твердом и жидком топливе. Для нагрева в таких системах используется древесина, пеллеты, топливные элементы, брикеты из дерева, торфа, бурый и каменный уголь, антрацит, дизельное топливо, отработанное масло. Котлы на таком топливе обычно изготавливается напольного размещения и предназначены для нагрева индивидуальных домов и промышленных объектов.

Разные котлы могут комбинироваться между собой в одной системе для создания резервных источников тепла. Это повышает надежность системы и ее энергонезависимость. Отдельно стоит выделить системы теплого пола. Они бывают водяные и электрические. Водяные подключаются непосредственно к системе трубопроводов с теплоносителем. Следует учитывать, что температура теплого пола регламентируется (например, для помещений с постоянным пребыванием людей она не должна превышать 26°С). Для обеспечения температуры обязательно используются смесительные узлы или котел должен напрямую обеспечивать этот параметр. К электрическим относят кабельные и пленочные инфракрасные теплые полы. Устройство теплого пола позволяет создать наиболее комфортную для человека среду обитания, поддерживая оптимальную температуру именно в зоне нахождения людей. При этом они потребляют меньше энергии чем радиаторные или воздушные системы.

Тепловые насосы

Среди новейших вариантов устройства отопления можно выделить системы тепловых насосов. В них нагрев производится за счет перемещения тепла из-за пределов здания. Работают они по принципу кондиционеров, в которых за счет использования фреонов, который конденсируется и испаряется в различных частях системы происходит перенос тепла. Тепловые насосы разделяют на несколько видов. Основное разделение происходит по тому фактору, между какими средами происходит теплообмен. Существуют такие тепловые насосы: Воздух-воздух, воздух-вода, вода-вода и грунт-вода.

Первый вариант представлен обычной сплит-системой. При работе на тепло в ней наружный блок забирает тепло из наружной атмосферы, а внутренний передает ее воздуху в комнате. В системах «воздух-вода» нагревается теплоноситель в системе отопления. Тепло забирается также из наружной атмосферы, а наружный блок в такой системе мало чем отличается от наружного блока кондиционера. Через внутренний агрегат циркулирует теплоноситель, который распределяет тепло по нагревательным приборам или системе теплого пола. Часто такие системы комбинируются с различными котлами для резервирования. В системе тепловых насосов «вода-вода» тепло забирается из грунтовых вод, озер, других водных объектов. Грунтовые насосы перекачивают тепло из грунта. Устройство такой системы достаточно трудоемко, но ее основной плюс — функционирование мало зависит от температуры наружной среды. Температура воды не достигает минусовых значений, это же относится и к температуре глубоких слоев грунта. Системы теплого пола относятся к низкотемпературным. Они способны эффективно нагреть теплоноситель обычно не выше 45—55°С. Это нужно учитывать при расчете. Оптимально они подойдут для устройства системы теплого пола или если в качестве нагревательных приборов используются фанкойлы, которые могут выдать большее количество тепла при низкой температуре чем радиаторы.

Какую систему обогрева выбрать для дома?

При отсутствии централизованного теплоснабжения выбор подходящей системы отопления в первую очередь базируется на доступности энергоносителей и финансовых возможностях. Самое доступное по первоначальным затратам это устройство одиночных электрических обогревателей. Например, конвекторов и инфракрасных панелей. Их стоимость минимальна, но следует учитывать, что дальнейшая эксплуатация этих приборов может быть дорогая. Более дорогое устройство водяных систем с газовыми котлами или другими типами теплогенераторов. Высокие затраты на устройство, компенсируется уменьшением стоимости эксплуатации. Наиболее дорогие в большинстве случаев системы теплового насоса. Высокие первоначальные затраты сглаживаются намного меньшей стоимостью эксплуатации. Так как тепловые насосы могут выдавать в 3—5 раз больше тепловой энергии, чем потребляют электрической, эксплуатация такой системы не требует высоких финансовых затрат.

Расчет отопления

Расчет системы отопления начинается с определение теплопотерь. Каждый дом теряет тепло через наружные стены, окна перекрытия, крыши и подвалы. Количество этих теплопотерь зависит от многих факторов: толщина ограждающих конструкций, их материал, особенности окон и остекления, наличие вентиляции. Это все существенно влияет на конечное значение потерь тепла зданием. Для того чтобы их рассчитать применяют специальные формулы с учетом всех теплотехнических характеристик материалов, ориентации здания, его месторасположения. Этот расчет входит в раздел проекта отопления. Сейчас можно найти разнообразные упрощенные методы расчета, которые далеки от реальных цифр, но могут помочь хотя бы приблизительно прикинуть необходимую мощность отопительного прибора в комнате. А путем сложения мощности во всех комнатах найти общее значение для дома. Например, один из распространенных, но очень грубых способов — с помощью удельных теплопотерь на 1 м2 помещения:

  • 100—130 Вт/м2 в хорошо утепленном здании
  • 130—150 Вт/м2 для слабо утепленных строений
  • 150—200 Вт/м2 при высоте потолков от 4 метров

Понятно, что способ не учитывает расположение, наружную температуру, материал стен и окон, перекрытий. Не нужно с его помощью окончательно подбирать и покупать обогревательные приборы.

Монтаж систем отопления

Монтаж системы отопления любого объекта начинается уже на этапе возведения строительных конструкций. Часто в это время требуется организовывать отверстия для прокладки трубопроводов. При устройстве систем обогрева не следует забывать и о теплоизоляции здания и строительных конструкций. При устройстве систем водяного отопления важно следить за герметичностью трубопроводов и качеством теплоносителя (используется очищенная вода или антифризы). Если будет использоваться водяной теплый пол, особое внимание нужно уделить заливке стяжки. После высыхания стяжки доступ к трубам ограничен, а если во время работы были повреждения, это приведет к постоянным утечкам теплоносителя. Грамотно рассчитанная и подобранная система отопления при профессиональном монтаже позволит в отопительный период обеспечить максимально доступный обогрев с минимальными затратами.