Текст книги "Отопление и водоснабжение загородного дома"

Людмила Николаевна Смирнова
Отопление и водоснабжение загородного дома

Введение

Во все времена человек хотел иметь уютный, теплый дом с удобствами. В период неолита, или каменного века, отопительная система представляла собой очаг с открытым пламенем. Он и отапливал жилище, и являлся плитой для приготовления пищи, и нагревал воду.

Много времени прошло с тех пор. Изменились люди, изменились условия жизни, изменились представления о комфорте. Теперь человеку мало того, чтобы в доме было просто тепло. Ему хочется принять ванну или душ, стирать в подходящих условиях, мыть посуду горячей водой и иметь прочие санитарно-гигиенические удобства.

В настоящее время простой очаг не котируется. Люди хотят, чтобы отопительные приборы не собирали пыль, топливо для котлов было недорогим, температура в доме была комфортной.

Инженерное оборудование в области отопления и водоснабжения постоянно модернизируется, изобретаются новые агрегаты, возникают новые технологии. Даже прямой «потомок» первобытного очага – камин – тоже был усовершенствован. Сейчас камины оснащаются дверцами из жаростойкого стекла, воздух в топку подается автоматически и т. д.

Модернизация отопительного и водопроводного оборудования дошла до того, что теперь можно для обогрева жилища использовать энергию Солнца. Во многих странах уже действуют гелиоэнергетические программы. Люди пытаются использовать солнечную энергию в различных областях. В настоящий момент ученые пытаются разработать проект так называемого солнечного дома. В этом проекте предусматривается, что на солнечной энергии будут работать не только отопительные системы, но и все электрооборудование, имеющееся в доме, – водонагреватели, кондиционеры, бытовая техника.

Пока же человечеству приходится согревать жилище, готовить пищу, греть воду с помощью каминов, печей, электрических и водяных радиаторов.

Не всегда владелец загородного дома может обратиться в соответствующую фирму, чтобы проложить газопровод, подвести воду, устроить канализацию и пр. Данная книга дает возможность самому решить проблему по благоустройству дома.

В книге рассказывается о видах отопительных систем и приборов, способах прокладки трубопроводов, разводки их по дому, а также о холодном и горячем водоснабжении. Подробно рассмотрены типы водогрейных котлов и разные виды топлива. Много информации о каминах, печах, способе устройства теплых полов.

Кроме этого, в книге имеются приложения, которые, вероятно, заинтересуют некоторых читателей, а также полезные советы по мелкому ремонту сантехнического и отопительного оборудования.

Надеемся, что наша книга станет хорошим помощником в благоустройстве вашего дома.

Глава 1
Виды отопления

Отоплением называется искусственный обогрев зданий, который представляет собой поддержание в помещении заданной температуры и возмещение тепловых потерь. Отопление монтируют как в жилых постройках, так и в хозяйственных.

В жилых помещениях отопление нужно для того, чтобы человеку комфортно было там находиться. В хозяйственных помещениях обогрев устраивают в зависимости от назначения (например, склады, производственные цеха и пр.).

В загородных домах главной целью отопления является создание наилучших бытовых условий, соответствующих потребностям хозяев. Поддержанием температуры на заданном уровне занимается локальная система отопления. Но общий тепловой градус внутри помещения составляет не только то тепло, которое поступает по трубам, но и то, которое выделяет человеческий организм.

Все системы отопления подразделяются на централизованные и автономные. В первых из них тепло производится в определенном месте, вне жилого помещения, а затем по трубопроводам передается в отапливаемое здание. Такой тип отопления используется в основном в городских многоэтажных домах.

Поскольку в сельской местности и в одноэтажных домах потребитель тепла находится на значительном расстоянии от источника, централизованное отопление не используется. Чаще всего в этом случае применяется какой-либо генератор тепла, расположенный непосредственно в отапливаемом здании. Как правило, такой генератор тепла представляет собой многофункциональное устройство, которое не только обогревает помещение, но и нагревает воду.

В последнее время централизованная система отопления все чаще и чаще дает сбои. Коммунальные службы не способны организовать эксплуатацию тепловых трасс таким образом, чтобы в квартирах было тепло. В связи с этим все большее распространение получает автономная система обогрева жилищ (даже в городских условиях).

Водяное отопление

В нашей стране самым распространенным видом отопления является водяное. Водяным его можно называть весьма условно, т. к. в системе в качестве теплоносителя можно использовать не только воду, но и любую жидкость с высокими значениями теплоемкости. Чаще всего такое отопление называют традиционным.

В такого рода системах отопления теплопроводная жидкость нагревается до высокой температуры и, проходя по трубам и отопительным приборам, отдает тепло, которое прогревает воздух в помещении. Традиционные системы отопления обладают невысокой стоимостью и минимальным расходом материалов. В данном случае применяются трубы намного меньшего диаметра, чем при воздушном отоплении; жидкий теплоноситель обладает высокой теплоемкостью, т. е. единица объема воды содержит бoльшее количество тепла, чем другие теплоносители; за меньшее время создается комфортная температура в отапливаемом помещении.

Но, помимо плюсов, традиционная система отопления имеет и минусы. Например, на установку такой системы затрачивается гораздо больше времени и сил, а также иногда возникают сложности при ее эксплуатации. То есть монтаж водяного трубопровода можно выполнить только при строительстве или капитальном ремонте жилого помещения, т. к. это предусматривает множество строительных операций. И еще, для того чтобы отопительная система работала постоянно, нужен бесперебойный нагрев теплоносителя, что означает постоянный присмотр за работой источника тепла. Кроме этого, в холодное время года такой тип отопительной системы нельзя оставлять надолго без присмотра: если требуется уехать на долгий срок, нужно из системы слить воду, иначе вода замерзнет, и трубы могут лопнуть. Долгое отсутствие воды в системе также отрицательно влияет на трубопровод (в нем появляется ржавчина).

Прямое электрическое отопление

При таком виде отопления воздух в помещении согревается без использования теплоносителя, т. е. электрическая энергия трансформируется непосредственно в тепловую. Данный тип отопления считается в настоящее время самым перспективным в России (он также самый популярный в Европе). Но пока прямое электрическое отопление значительно уступает традиционному и воздушному, как правило печному. Такое происходит потому, что в данном типе отопления применяется электроэнергия, которая, как известно, весьма дорога. Кроме этого, довольно часто случаются перебои с подачей ее потребителю. Вследствие таких причин использование электричества в качестве безальтернативного источника тепла нецелесообразно.

Но при более внимательном рассмотрении, при взвешивании всех за и против прямого электрического отопления, выясняется, что такого рода система не требует больших финансовых затрат. Кроме того, такие системы обладают рядом преимуществ – таких, как:

• удобство и простота эксплуатации;

• прекрасная возможность регулирования подачи тепла, а значит, и температуры воздуха в отапливаемом помещении;

• компактные размеры отопительных приборов, не требующих тщательного ухода;

• экологичность и гигиеничность электрообогревателей;

• отсутствие шумового фона, т. к. нет циркуляционных насосов.

Пожалуй, самой важной составляющей системы электрического отопления является экологическая сторона. Как правило, остальные виды топлива в той или иной мере загрязняют окружающую среду, а кроме того, иногда происходят утечки газа и жидкого топлива при авариях отопительных систем. Все эти явления отсутствуют при использовании прямого электрического отопления.

Печное и воздушное отопление

Теплоносителем такого рода системы отопления является нагретый воздух, передаваемый по трубам в отапливаемые помещения. При применении этой системы строят печи или монтируют калориферы-теплообменники. Теплогенератор нагревается изнутри, а затем передает нагретый воздух в окружающую среду. Отдавая тепло, прибор охлаждается снаружи. Чем больше нагревательная поверхность, тем лучше прогреется воздух в помещении.

В настоящее время промышленность производит теплогенераторы с принудительной и естественной тягой воздуха. Самым оптимальным вариантом станет приобретение теплогенератора первого типа, который оснащен вентилятором, создающим движение воздуха. Но такие агрегаты имеют и свои минусы: их выпускают в ограниченных количествах, поэтому в продаже их практически не бывает; вентиляторы, устанавливаемые в них, имеют большие габариты и при работе создают сильный шум.

Теплоноситель в таких системах обладает многими преимуществами – быстротой нагрева, хорошей проникающей способностью и пр. Но сейчас такие системы отживают свое. Их место занимают традиционная и электрическая системы отопления. Это происходит потому, что у воздушной системы отопления имеется целый ряд минусов:

• большие габариты теплогенераторов;

• слабая способность воздуха отдавать тепло, т. е. для обогрева помещения потребуется намного больше нагретого воздуха, чем воды;

• из-за слабой тяги нагретый воздух плохо распределяется по помещению;

• довольно значительное загрязнение окружающей среды (особенно при сжигании топлива в печах и каминах);

• высокая стоимость системы.

Выбор вида отопления

Исходя из всего вышесказанного, на каком же виде отопительной системы остановить свой выбор? Это зависит от того, какие именно условия хозяин желает иметь в своем доме (у каждой из систем отопления есть свои плюсы и минусы). Также нужно учитывать, что для каждого типа жилого помещения более всего подходит та или иная система.

Например, дачные домики, в которых люди живут только в летний период, возводятся обычно из легких щитов. В связи с этим перепад температуры воздуха внутри помещения и снаружи весьма небольшой. Обычно для отопления дачных домиков применяют электрическое или печное отопление (иногда строят камины). Если возникает необходимость проживания в дачном домике круглый год, то потребуется другая система отопления. Но сначала следует утеплить дом.

Загородные дома, в которых люди проживают постоянно, обычно имеют все необходимые для комфортного существования удобства, т. е. отопительную систему, работающую круглый год, горячее водоснабжение, канализацию и пр. Самой оптимальной отопительной системой в этом случае будет водяная. Небольшие по размерам дома можно подключить к котельной, которая обслуживает данную местность. Если электроэнергия в этом районе подается бесперебойно, то водяную систему отопления можно заменить прямой электрической.

В домах такого типа при отоплении помещений самым важным фактором является возможность экономичного режима работы отопительной системы, т. е. возможность устанавливать минимальную температуру в отсутствие жильцов.

Также важным условием при выборе типа отопительной системы является наличие в данной местности источника тепловой энергии. Этот источник должен располагаться не слишком далеко от жилого дома и быть доступным. Прежде чем монтировать в доме ту или иную отопительную систему, следует выяснить, какой вид топлива применяется в регионе. И уже исходя из этих сведений, выбирать систему отопления.

В настоящее время за городом строят, как правило, коттеджи, а порой и целые поселки, состоящие из такого типа домов. При возведении таких поселков к ним обычно сразу подводят все коммуникации: газовые и электрические сети, водопровод и канализацию и т. д.

Одним из важнейших факторов, влияющих на выбор отопления, является его цена. Она складывается из нескольких параметров:

• цены сжигаемого топлива;

• стоимости монтируемых отопительных приборов и оборудования;

• цены труб и запорной арматуры;

• стоимости строительных и монтажных работ;

• цены эксплуатации и обслуживания;

• стоимости ремонтно-профилактических работ. Источниками тепловой энергии считаются:

• газ;

• жидкое топливо;

• твердое топливо;

• электричество.

Самым дешевым из них является природный газ, а самым дорогим – солярка. Если для отопления загородного дома используется жидкое топливо, то потребитель платит не только за само топливо, но и за его транспортировку, хранение, создание подъездных путей для топливозаправщика и пр. Твердое топливо (уголь, древесина) стоит намного дешевле, но оно требует больших трудовых затрат. При использовании электричества человек тратит столько денег, что такой вид отопительной системы обойдется намного дороже, чем газовое.

Расход топлива для обогрева загородного дома складывается из нескольких параметров: объема отапливаемых помещений, режима эксплуатации (только летом или круглый год, в экономичном режиме или при полной мощности), возможности регулирования температуры в системе и др.

Традиционная отопительная система имеет в своем составе следующее оборудование:

• водогрейный котел;

• горелку;

• обвязку котла;

• автоматику;

• циркуляционный насос;

• расширительный бак;

• отопительные приборы.

Цена полного комплекта, как правило, зависит от технических характеристик оборудования и стоимости, которую предлагает фирма-производитель данного оборудования. В связи с этим цена колеблется в довольно широких пределах. Самой дорогой составляющей является котел, т. е. его цена составляет примерно 50—80% от стоимости всего оборудования отопительной системы. Не весь комплект отопительной системы обязательно должен быть в наличии – это зависит от ее типа. Порой на каком-то оборудовании можно сэкономить, не устанавливая того или иного прибора. Но бывают случаи, когда экономия невозможна. Так или иначе набор оборудования традиционной системы отопления стоит намного дороже, чем все электрические обогреватели, вместе взятые. И это с учетом, что при электрической системе не нужно монтировать ни котел, ни насос, ни расширительный бак.

Также высокую стоимость имеют трубы и запорная арматура при использовании традиционной и воздушной систем отопления. В первом случае цена трубопровода зависит от принципа циркуляции теплоносителя и схемы разводки (она бывает однотрубной или двухтрубной). Двухтрубная разводка с принудительной циркуляцией стоит намного дороже, чем однотрубная с естественной циркуляцией.

Несмотря на то что природный газ, используемый для традиционной отопительной системы, стоит недорого, это преимущество напрочь уничтожается дороговизной монтажных работ, состоящих в устройстве котельной (хотя и не всегда) и трубопроводной разводки.

В перечень работ по обслуживанию отопительной системы входит контроль за техническим состоянием системы, давлением теплоносителя в сети, давлением газа и температурой отходящих газов, контроль и наладка теплорегулирующей аппаратуры, контроль и регулировка системы безопасности.

Если загородный дом расположен вдали от сервисного центра, выполняющего эксплуатационные и наладочные работы, то стоимость такого рода работ значительно возрастает. Кроме этого, придется раскошеливаться и на профилактические осмотры, т. к. со временем оборудование в системе изнашивается и требует ремонта. Вообще, сбои в работе традиционной системы отопления могут приводить к значительным финансовым затратам, потому что из строя может выйти все оборудование.

Выбирая тип отопительной системы, следует обязательно учитывать, что главным условием ее работы является создание максимального комфорта в жилище. Если данное условие не соблюдается, то не стоит брать в расчет ни дешевизну системы, ни легкость ее монтажа и обслуживания, ни простоту эксплуатации.

Если в семье есть человек, страдающий астмой или аллергией, то лучшей системой отопления в этом случае станет радиационная, т. е. отопление с помощью излучающих панелей. При данном способе отопления циркуляция воздуха практически не осуществляется, а значит, пыль и различные примеси, содержащиеся в воздухе комнат, не будут подниматься вверх, а останутся на месте. При конвективном же способе отопления движение воздуха увлекает за собой частицы пыли, и они циркулируют в замкнутом пространстве, нанося вред человеческому организму.

Наиболее благоприятным температурным фоном в жилом помещении считается 18—20° С при условии, что подогретый воздух распределяется равномерно в вертикальном и горизонтальном направлениях по жилым помещениям. Из этого следует, что чем меньше разница температур у пола и потолка, тем комфортнее человек себя чувствует. Такими особенностями в большей степени обладают радиационные отопительные приборы, которые равномерно нагревают воздух.

Исходя из вышесказанного, самой оптимальной отопительной системой в смысле комфорта является лучистая. Стоит отметить также возможность регулирования уровня температуры воздуха. При прямом электрическом отоплении это делать легче всего. При традиционной системе отопления регулирование температуры в одном помещении немедленно понижает или повышает температуру в другом помещении.

Не последнюю роль в обеспечении комфорта играет бесшумность работы отопительных приборов. Как правило, большинство отопительных агрегатов при работе издают сильный шум и вибрацию. Примером такой системы может служить водяное отопление с принудительной циркуляцией теплоносителя.

В настоящее время владельцы домов и квартир большое внимание уделяют экологической безопасности отопительных систем.

При сжигании любого вида топлива происходит выброс большого количества вредных веществ в атмосферу. Помимо этого, выделяются различные ядовитые вещества, образуется конденсат, который попадает в канализацию. Все это нарушает работу очистных сооружений и отрицательно влияет на окружающую среду. Казалось бы, прямое электрическое отопление не имеет вредных выбросов, а значит, его можно считать экологически чистым. Но и в этом случае имеются минусы. Например, при работе электрических обогревателей сжигается кислород, находящийся в помещениях, электроконвекторы поднимают потоки воздуха, которые захватывают с собой пыль. А такая обстановка в жилых помещениях создает дискомфорт даже для здорового человека, не говоря уже о больных.

Самым комфортным считается лучистое отопление, при нем отсутствуют конвекционные потоки, а радиация от наружных ограждений имеет минимальные значения.

Глава 2
Водяное отопление

В сельской местности, а также в загородных домах, как правило, применяют отопительные системы, имеющие самостоятельный генератор тепла – котлы небольшого размера.

Наиболее надежным считается водяное отопление, топливом для которого могут быть:

• каменный уголь;

• дрова;

• разного рода брикеты;

• природный газ;

• керосин;

• соляровое масло и пр.

Преимущество водяных систем отопления перед паровыми заключается в том, что в данном случае намного проще регулировать теплоподвод радиаторов и конвекторов. При таких системах отопления в качестве теплоносителя используется аэрированная и смягченная вода. У воды, как известно, множество достоинств (прекрасные теплофизические свойства, дешевизна и пр.), но имеются и недостатки. Например, в любой воде содержатся всевозможные минеральные соли и другие примеси, которые разрушительно действуют на металлические части трубопроводов, способствуя отложению солей, затрудняющих работу системы, что отрицательно сказывается на техническом состоянии всей системы.

Еще одним большим минусом воды является высокая точка замерзания, поэтому в качестве теплоносителя она может быть использована только при положительных температурах. В этой связи многие домовладельцы предпочитают заменять воду солевыми растворами и антифризами. Но солевые растворы нежелательно использовать в системах водяного отопления из-за их повышенного коррозионного воздействия.

Антифризы, применяемые в системах водяного отопления

Антифризы представляют собой охлаждающие жидкости с довольно невысокой точкой замерзания. Благодаря этому свойству отопительная система с применением антифриза может быть запущена в эксплуатацию в любое время года (даже зимой).

Сейчас самыми популярными считаются антифризы на основе водных растворов этиленгликоля. В табл. 1 даны некоторые характеристики антифризов.

Таблица 1

Требования к охлаждающим низкозамерзающим жидкостям (антифризам)

Антифриз, применяемый для отопительных систем, должен отвечать ряду требований.

1. Во избежание образования отложений и засорения теплообменников антифриз должен быть наименее коррозийным.

2. Для предотвращения попадания воздуха в систему отопления антифриз должен иметь пониженное пенообразование.

3. У него должно быть нормальное значение щелочности – 10 см³, при котором нейтрализуются продукты окисления этиленгликоля.

4. Антифриз должен иметь низкую температуру замерзания, т. е. начала кристаллизации.

Для использования в отопительных системах ни в коем случае нельзя применять самый распространенный антифриз под названием «Тосол». В нем имеются вредные примеси и добавки, негативно воздействующие на трубопроводы и окружающую среду.

Хорошие показатели имеет российский антифриз «Хот Блад», полностью соответствующий ГОСТу по своим техническим параметрам. Некоторые технические характеристики данного антифриза даны в табл. 2.

Таблица 2

Технические характеристики антифриза «Хот Блад» (в сравнении с водой и неразбавленным пропиленгликолем)

В этом антифризе имеется несколько присадок, которые значительно повышают рабочие свойства теплоносителя, например:

• антикоррозионные присадки, замедляющие процесс повреждения стали, чугуна, меди, латуни, алюминия и припоя ржавчиной;

• антиокислительные присадки, сдвигающие температуру начала и максимума окислительного процесса при нагревании этиленгликоля в сторону более высоких температур;

• присадки с веществами, замедляющими протекание процесса солеотложения и образования накипи, не дающими осадкам отложиться и удаляющими образовавшуюся накипь;

• присадки против образования пены;

• присадки, предотвращающие разрушение резиновых, паронитовых, тефлоновых и прочих уплотнителей;

• присадки, увеличивающие смазывающие свойства антифриза, что значительно продлевает срок службы и эффективность работы циркуляционных насосов в отопительных системах с принудительной циркуляцией.

В настоящее время появились новые антифризы «Хот Блад Эко». Данные жидкости используются в системах отопления, кондиционирования и вентиляции воздуха. При изготовлении «Хот Блад Эко» применяется пищевой пропиленгликоль. В отличие от охлаждающих жидкостей на основе этиленгликоля пропиленгликолевые антифризы можно использовать в системах, которые предназначены не только для обогрева помещения, но и для нагрева воды.

В продаже можно найти и антифризы зарубежного производства («Antifroqen N», «Inibahen», «Feetherm»), которые очень дорого стоят. Учитывая, что отопительная система с антифризом вместо воды – дорогое удовольствие, использование импортной охлаждающей жидкости сильно ударит по кошельку.

При использовании антифриз обязательно нужно разбавить водой. Таким способом можно приготовить жидкость с любой температурой замерзания – от —10 до —65° С. Для разбавления берут обычную воду из-под крана, имеющую жесткость не более 6 мг экв. на 1 л. Если концентрация применяемого антифриза в течение нескольких лет будет оставаться неизменной, т. е. поддерживаться на одном уровне, то его температура также останется неизменной.

Антифриз в качестве теплоносителя можно использовать только в том случае, когда состояние всех элементов отопительной системы является удовлетворительным, обеспечивается хорошая циркуляция теплоносителя, который не нагревается до температуры выше 170° С. Если антифриз в отопительной системе перегреется, то произойдет разложение антикоррозионных присадок и этиленгликоля, он окислится до альдегидов и кислот. Все это сопровождается оседанием нагара на нагревательных элементах и выделением вредных газов в окружающую среду.

При работе отопительных приборов водяного отопления все нагревательные элементы обязательно должны полностью находиться в антифризе. Это нужно для того, чтобы избежать их перегрева и пригорания к ним теплоносителя.

На всех разъемных соединительных элементах должны стоять не резиновые уплотнения, а такие, которые изготовлены из более прочного материала, наименее подверженного деформациям. Отопительные приборы должны иметь намного большую мощность, чем те, которые работают в системе, наполненной водой, т. к. теплоемкость антифриза на 15—20% ниже, чем у воды. Это говорит о том, что антифриз хуже накапливает и отдает тепло. Циркуляционный насос также должен быть более мощным.

Антифриз никогда не должен контактировать с оцинкованными поверхностями, потому что это может вызвать химическую реакцию, сопровождающуюся потерей первоначальных свойств антифриза.