Варианты отопления загородного дома: выбор котла

Правильный выбор котла для частого дома повысит экономичность и функциональность системы отопления

Варианты отопления загородного дома: как выбрать котел

Как выбирают котел отопления частного дома? Индивидуальное строительство предполагает наличие проекта, в состав которого входит теплотехнический расчет здания. Схемы, детализация и рекомендации проектировщиков по обустройству системы отопления составляют инженерную часть документа. Если готового решения нет, то статья предлагает читателю принцип самостоятельного выбора котлового оборудования.

Мощность генератора должна соответствовать тепловой нагрузке отапливаемых помещений. Отклонения приводят к неравномерному прогреву приборов отопления, перерасходу топлива, перегреву теплоносителя и поломке оборудования.

При расчете мощности котла необходимо учитывать тепловую нагрузку отапливаемых помещений

Формула определения мощности котла:

W_кот = (S х W_уд)/10 (кВт), где

W_кот — мощность котла, кВт;
S — отапливаемая площадь, м²;
W_уд — удельная мощность климатической зоны на 10 м² площади помещения, кВт.

Таблица 1. Значение удельной мощности по климатическим зонам:

Важно! Упрощенный метод расчета мощности (1 кВт на 10 м² площади) не учитывает климатические условия местности, высоту, материалы и степень утепления дома.

Выбирая отопительное оборудование нужно брать во внимание климатические условия местности

Эффективная работа автономного отопления невозможна без соблюдения комплекса мер:

• утепление потолков, полов, наружных стен, кровли, подвалов, чердаков, установка стеклопакетов и современных дверных блоков;
• проведение предварительного теплотехнического расчета (определение теплопотерь через ограждающие конструкции);
• совместимость оборудования системы отопления — проектные рекомендации;
• качественный монтаж системы, соблюдение правил пусконаладочных работ и эксплуатации оборудования;
• своевременная профилактика — промывка и гидравлические испытания системы отопления по окончании отопительного периода;
• предварительная водоподготовка — фильтрация и умягчение котловой воды.

Эффективность отопительной системы напрямую будет зависеть от качества ее расчета и монтажа

Типы систем водяного отопления

Водяная система отопления проста, надежна и экономична: котел вырабатывает, а водяной поток по вторичному контуру передает тепловую энергию в жилое помещение. Объем воды в системе отопления условно принимают как 15 литров на 1 киловатт мощности котла. Укрупненные нормативы учитывают заполнение котлового и вторичного контуров, емкость радиаторов, стояков, труб разводки, теплообменников, гидравлических разделителей, распределительных гребенок и баков-аккумуляторов тепла.

Естественный перенос тепловой энергии происходит по законам гравитации. Принудительная циркуляция теплоносителя делает процесс направленным, прогнозируемым и управляемым.

Водяная система отопления — самая простая и надежная в эксплуатации

Отопление домов до 100 кв. м

Отопление домов небольшой площади не требует установки насосного оборудования — движение теплоносителя происходит естественным образом. Жидкость, проходя по теплообменнику котла, нагревается. Плотность среды уменьшается, а объем увеличивается и выталкивает поток из котла в главный стояк. Нагретая вода поднимается вверх, попадает в распределительную магистраль, затем в приборы отопления. Передав тепло корпусу радиатора, теплоноситель остывает, а его плотность увеличивается. На выходе из отопительных приборов охлажденная вода попадает в обратную линию и движется в направлении котла.

Подающий и собирающий трубопроводы прокладывают с уклоном по направлению движения потока (подающая линия к приборам отопления, обратный трубопровод к котлу).

Водяной теплый пол — распространенный способ отопления частного загородного дома

Отопление домов свыше 100 кв. м

Дома, площадь которых больше 100 м², оборудуют системой принудительной циркуляции теплоносителя. Мощность котла и насоса зависит от тепловой нагрузки помещения, суммарных потерь тепла, количества отопительных контуров и приборов. Традиционно насосы устанавливают на байпасе обратной линии, по которой остывший теплоноситель возвращается в котел. Дополнительно нагнетают давление в системе ГВС большой протяженности и независимых низкотемпературных отопительных контурах теплых полов.

Циркуляционные насосы для отопления выбирают как совместимый элемент системы, с учетом номинальной производительности и напора. Эксплуатационные характеристики насоса, указанные в техническом паспорте, должны соответствовать расчетным значениям.

Строение и устройство циркуляционного насоса

Расчет производительности насоса:

G ≅ Q/(ΔT х 1,16) (м/с, л/с, м³/час), где

G — производительность циркуляционного насоса, м³/час;

Q — максимальная мощность котла, согласно паспортным данным, кВт;

ΔT — разница температур в подающем и обратном трубопроводе системы отопления, °C;

1,16 — коэффициент удельной плотности воды, Втч/кг℃.

Принцип работы циркуляционного насоса

Расчет напора циркуляционного насоса:

Н ≅ (R х L х Zƒ)/1000 (м), где

Н — напор циркуляционного насоса, м;

L — суммарная длина подающего и обратного трубопровода, м;

R — максимальное значение сопротивления на прямых участках (Па/м, 0,015 паскаль на 1 погонный метр);

Zƒ — произведение коэффициентов запаса на местные сопротивления, Па: сопротивление в шаровых кранах, изгибах и фитингах; внутреннее сопротивление в дросселях и термостатических регуляторах; сопротивление в смесителях и водоразборных кранах. Если система отопления включает вентили, фитинги, терморегулирующие вентили, смесители, то Zƒ = а х b х c.

Схема подключения циркуляционного насоса к системе отопления

Современные технологии позволяют автоматически регулировать частоту вращения ротора. Насос самостоятельно реагирует на пиковые изменения эксплуатационной нагрузки. Адаптированные модели теплогенераторов автономного отопления оснащают встроенным в котловой контур циркуляционным насосом.

Печное отопление на дровах

Экологичный и энергонезависимый вариант водяного отопления от печи на дровах успешно применяют жители некоторых регионов России. Причины организации печного отопления частного дома без газа и электричества — отсутствие или удаленность газопровода, высокая цена подключения коммуникаций.

Отопительные печи из кирпича обладают большим весом, их устанавливают на отдельный фундамент. Топку выкладывают огнеупорным кирпичом. Внутри устанавливают сварной змеевик из стали толщиной 3÷5 мм, который соединяют с контуром водяного отопления. Иногда котловой контур встраивают в массив кладки, экранируя от зоны высоких температур.

В загородном доме можно использовать печное отопление на дровах

Размеры, форма и положение теплообменника должны обеспечивать требуемый нагрев теплоносителя. Змеевик, расположенный в теле кладки, позволяет получить на выходе прогрев, достаточный для работы низкотемпературного контура теплых полов (30÷60°C). Общих рекомендаций устройства печей из кирпича нет. Опытные печники выполняют работу по собственным расчетам и чертежам, сохраняя секреты мастерства в строжайшей тайне. Стоимость услуг профессиональных печников (начиная от 40 тысяч рублей и выше) зависит от региона, материалов и конструкции очага.

Преимущество каменных дровяных печей отопления: индивидуальный выбор проекта и ремонт, доступный для самостоятельного исполнения. Массив и теплоемкость материала позволяет аккумулировать тепловую энергию. Излучение тепла с поверхности кладки не прекращается после окончания горения дров, что создает комфортные условия в доме. Печи на дровах дополнительно используют для приготовления пищи, разогрева воды и хозяйственных нужд.

Дровяные печи Термофор с поверхностью для приготовления еды

Недостаток работы водяного отопления от кирпичной печи на дровах: снижение скорости движения теплоносителя при остывании камня. Установка циркуляционного насоса повышает эффективность отопления, но делает систему зависимой от электроснабжения.

Отопление с использованием твердотопливных котлов

Заводские модели классических дровяных котлов относят к категории твердотопливных. Энергонезависимое оборудование выполняют из чугуна или стали. Долговечные чугунные агрегаты состоят из сборных секций, что позволяет ремонт и замену элементов. Стальные модели выдерживают резкие перепады давления и температур. Недостатки классических твердотопливных котлов: необходимость частых загрузок топлива и механическая чистка топки, дымохода, зольника.

Оптимальный вариант для отопления загородного дома — комбинированный котел (дрова/электричество)

Пиролизные (газогенераторные) агрегаты отличает время работы на одной закладке до 10 часов, КПД 90%, полное сгорание топлива. Однако условия стабильного горения зависят от качества дров (угля) и полноты загрузки топочной камеры. Регулировка и автоматизация в процессе пиролиза невозможна, поэтому мощность агрегата изменяется поэтапно, от начала, пика и окончания горения.

Устройство твердотопливных котлов длительного горения принципиально отличается от пиролизных. Конструкции с вертикальной топкой и дозированным притоком воздуха увеличивают время горения.

Вид в разрезе традиционного твердотопливного котла (слева) и твердотопливного котла длительного горения (справа)

Возможность применения любого из видов твердого топлива и переход на альтернативный способ отопления повышает привлекательность комбинированных моделей. Модификация агрегатов позволяет при необходимости устанавливать в топке газовые горелки и электрические нагреватели. Рекомендации производителя, указанные в паспорте котла, облегчают монтаж агрегата, установку дымохода и выбор дополнительного оборудования.

Особым спросом у покупателей пользуются модели комбинированных котлов отопления (дрова/электричество). Цена агрегатов одинаковой мощности представлена для сравнения в обзорной таблице:

Отечественные разработки получили признание потребителя в категории качество-цена твердотопливных котлов для отопления частного дома. Отзывы, которые оставляют владельцы оборудования на независимых форумах, свидетельствуют о конкурентоспособности российских брендов.

Газовое отопление частного дома

Статистика утверждает, что 2/3 автономных систем теплоснабжения являются вариантом газового отопления загородного дома. Дешевое топливо оправдывает высокую стоимость агрегатов: газ поступает в топку автоматически, постоянный контроль над процессом горения не нужен. Газовые генераторы тепла комплектуют горелкой, встроенным циркуляционным насосом, расширительным баком, теплообменником, системой безопасности и группой автоматики.
Рассмотрим классификацию котлов на газовом топливе и приведем пример расчета расхода газа на отопление частного дома.

Автономное отопление загородного дома с использованием газообразного топлива

Мощность газового котла

Газовый котел выбирают по мощности агрегата. Стандартное условие — 1 кВт мощности котла на 10 квадратных метров площади соблюдается в том случае, если конструктивные элементы здания утеплены, и высота потолков не превышает 3 метра. Ветхость ограждающих конструкций или установка теплообменника для горячей воды является причиной выбора генератора тепла с запасом производительности.

Важно! Заявленная в техническом паспорте мощность агрегата, соответствует нормативному давлению в подводящей газовой магистрали (0,003 МПа низкое давление). На практике давление газа ниже договорных значений, поэтому и мощность котла может существенно отличаться от той, которая указана в паспорте.

При выборе мощности газового котла учитывают норму 1 кВт на 10 кв. м

Количество контуров

Стальные одноконтурные отопительные агрегаты с медным теплообменником применяют для отопления небольших домов. Отопительные газовые генераторы, оснащенные автоматикой, используют для радиаторного отопления и низкотемпературного контура теплых полов. Для горячего водоснабжения систему дополняют бойлером и циркуляционным насосом.

Двухконтурные газовые котлы используют одновременно для отопления и подготовки горячей воды. Существуют напольные модели двухконтурных газовых котлов из чугуна, со встроенным накопительным бойлером. Настенный вариант облегченных конструкций, с отопительным кольцом и проточным водонагревателем, выполняют из стали.

Газовый настенный двухконтурный котел Vaillant

Тип камеры сгорания: открытый и закрытый

Открытые топки забирают воздух для горения газа из помещения, в котором установлен котел. Оборудование должно располагаться в специальной топочной комнате, оснащенной приточной вентиляцией и вертикальным дымоходом.

Газовые котлы с закрытой камерой сгорания работают благодаря принудительному забору воздуха с улицы. Попутный отвод продуктов горения подогревает порцию свежего воздуха и увеличивает КПД теплогенератора.

Газоснабжение частного дома с использованием газогельдера и газогенератора

Система отвода продуктов сгорания

Классический способ удаления отработанных газов — естественная тяга или принудительная вытяжка через дымоход. Современный вариант — коаксиальная вытяжка по типу труба в трубе. Подобная система удаления отработанных газов не требует установки классического дымохода. Продукты сгорания выходят наружу по внутренней трубе. В зазор между внутренней и внешней оболочкой трубы всасывается свежий воздух, обогащенный кислородом. Внешние погодные условия не оказывают влияния на подачу воздуха в топочную камеру и отвод отработанных газов.

Важно! Котлы на газовом топливе относят к взрыво- и пожароопасным агрегатам. Регламент установки генератора прописан в нормативных документах, касающихся индивидуальных котельных установок. Соблюдение правил требуют соображения личной безопасности: при недостатке кислорода природный газ сгорает не полностью. Образующийся моно оксид углерода (CO↑), не имеет цвета и запаха. Наличие 1% угарного газа в воздухе помещения опасно для здоровья и жизни человека. Утечка топлива и образование взрывоопасной газовоздушной смеси может привести к печальным последствиям.

Напольный газовый котел лучше устанавливать в отдельном помещении

Расход газа на отопление дома 100 м2

Предварительный расчет расхода газа проводят для определения экономической рентабельности генератора и целесообразности использования других видов топлива. Предполагаемый расход газа можно узнать из технического паспорта котла. Производители указывают часовую потребность ресурса. Значение умножают на 720 (количество часов в сутках и дней в месяце), затем делят на 2 (рекомендованная поправка мощности) и умножают на 7 (усредненный отопительный период).

По теории, экономичная работа генератора тепла позволяет вырабатывать 1 кВт тепловой энергии при сжигании 0,1 м³ газа. Значит, сжигая один кубометр газообразного топлива, можно отапливать в течение одного часа жилой дом площадью 100 квадратных метров. Суточный расход газа 24 м³.

Статья по теме:

Напольные газовые котлы для отопления дома. Выбор оптимальной модели. Преимущества и типы газового оборудования. Одно- и двухконтурные агрегаты. Выбор мощности котла. Схемы систем отопления.

Максимальная цена за кубометр газа для населения 7 рублей 29 копеек (Россия, Омск, март 2016 года). Стоимость топлива для отопления жилого дома площадью 100 м² составит 175 рублей за сутки или 5250 в месяц. Если учесть, что нормативная продолжительность отопительного сезона зависит от климатической зоны, и с максимальной нагрузкой котел работает не постоянно, то годовой счет за газ не превысит 20000 рублей.

Суточный расход газа для отопления дома площадью 100 кв. м составляет 24 куб. м

На практике расход газа для автономного отопления определяют по прибору учета. Сумма счетов за газ в течение отопительного сезона сопоставима с суммой централизованного отопления частного дома за месяц! По отзывам обладателей автономных отопительных систем с газовым котлом, затраты на проект, оборудование и монтаж системы отопления окупаются в течение 3÷5 лет.

Полезный совет! Система обратной связи (датчики температуры и программатор) газового котла обеспечит экономию топлива до 20%.

Таблица 3. Модели газовых котлов для отопления частного дома (цены):

Электрическое отопление

Простой, быстрый и, на первый взгляд, недорогой способ прогрева загородного дома — установка электрического котла. Однако эксплуатационные расходы значительно превышают все существующие системы теплоснабжения.

Главное условие стабильной работы электроотопления — бесперебойное снабжение и достаточная мощность электрической проводки. Разумно использовать комбинированные варианты электрического отопления загородного дома.

Схема подключения электрического котла в отопительную систему

Внешний вид электрического котла напоминает классический теплообменник серии вода-вода: камера цилиндрической формы, внутри которой расположены тепловые электронагревательные элементы. Работает генератор от бытовой или трехфазной сети (напряжение 220 или 380 В). По принципу нагрева различают электродные (тэновые) и индукционные модели. КПД электрических агрегатов — 90%. Существуют модели электрических котлов одно и двухконтурного исполнения.

Таблица 4. Электрические котлы для отопления загородного дома (варианты и цены):

Вопрос о том, какое отопление лучше для частных домов, каждый владелец решает сам. Однако нужно помнить, что экономическая целесообразность новомодных тенденций сомнительна, а ремонт высокотехнологичных котлов в отдаленной местности проблематичен. Оптимальный вариант комбинация агрегатов с различным топливом.