Источник: Сайт «www.tria-komm.ru»
http://www.tria-komm.ru/article/heating.htm
В настоящее время на отечественном рынке представлен достаточно широкий ассортимент отопительного оборудования, которое позволяет собрать практически любую систему отопления в доме или коттедже. Проблема выбора компонентов отопительной системы сегодня сводится не только к понятиям надежности, безотказности или внешнему виду того или иного устройства.
При практически постоянном удорожании энергоресурсов все большую актуальность приобретает вопрос об энергоэффективности отопительной установки в целом. Исследования, проведенные за рубежом, показали, что затраты на энергоносители составляют до 80% всех расходов за жизненный цикл системы отопления здания.
В этой статье на основании многолетнего практического опыта компании ТРИА КОММ рассматриваются самые общие принципы построения наиболее энергосберегающих систем отопления, причем речь в дальнейшем пойдет о «традиционных» системах отопления в домах и коттеджах с использованием водогрейных котлов, радиаторов и водяных теплых полов.
За рамками этой статьи оставлено такое направление инженерной техники, как тепловые насосы, и их применение в системах отопления и вентиляции. Использование для отопления зданий естественных природных источников тепла, реализованное в тепловых насосах, заслуживает отдельной статьи.
Итак, возьмем для примера индивидуальный жилой дом.
Вначале необходимо принять несколько «начальных условий» в качестве базовых. Во – первых, задача заключается в создании оптимальной по затратам и максимально эффективной системы отопления (с учетом нагрева горячей воды). Во – вторых, дом построен и теплоизолирован в соответствии с требованиями отечественных строительных норм и правил. В – третьих, в статье не будет конкретных рекомендаций по маркам оборудования и фирмам-производителям. В – четвертых, сама система отопления дома спроектирована с соблюдением всех действующих норм, на основании необходимых теплотехнических и гидравлических расчетов. Монтаж системы отопления будет выполнен опять же с соблюдением технологии и в полном соответствии с проектом.
Любая система отопления дома или коттеджа состоит из трех основных частей:
– генератора тепла;
– приборов отопления и трубопроводов;
– а также системы управления.
Рассмотрим эти компоненты с точки зрения максимальной энергоэффективности.
Под этими словами подразумевается не только сам отопительный котел, но и его гидравлическая обвязка, а также насосное и смесительное оборудование.
Современные системы отопления индивидуальных жилых домов обладают такой особенностью, как достаточно неоднородный и переменный характер потребления тепла от котельной.
Сказанное относится и к температуре теплоносителя, и к его расходу в течение времени. Для теплого пола требуется теплоноситель с температурой в 35 – 40 °С, для бойлера ГВС – до 85 °С. Расход теплоносителя может быть постоянным (для теплого пола) или резко переменным – для системы нагрева бассейна или бойлера ГВС. С другой стороны, любой отопительный котел имеет ограничения по минимальной температуре теплоносителя и далеко не лучшим образом реагирует на резкие изменения его температуры в течение времени. Решить проблему возможно, применив коллекторную схему построения котельной с отдельными насосно-смесительными группами для различных потребителей тепла.
Исследования, проводившиеся Национальным Бюро по Стандартам (США) в 1988 году показали, что в режиме частичных нагрузок применение многокотельной установки с полным отключением неработающих котлов дает прирост К.П.Д. котельной до 25 – 30%. Из практического опыта нашей компании – применение двух котлов оправдано экономически начиная с мощности в 70 – 100 КВт.
Принцип «один большой котел хуже, чем два маленьких» верен еще и с точки зрения надежности всей котельной установки в целом.
Дополнительно до 3 – 5% экономии топлива дает запорный клапан отходящих газов, перекрывающих дымоход котла при неработающей горелке.
Наиболее эффективной является система отопления дома, позволяющая достичь комфортной температуры в его помещениях при минимально возможной температуре теплоносителя. В максимальной степени этому удовлетворяет система отопления водяным теплым полом. Она является наиболее комфортной и гигиеничной системой отопления дома, и, кроме того, самой незаметной. Правильно спроектированный и смонтированный теплый пол способен работать практически со всеми видами полов – плиточными, паркетными, полами с линолеумом и ковролином.
Однако расчеты показывают, что в климатических условиях средней полосы России только теплые полы зачастую не в состоянии компенсировать теплопотери здания, особенно с большой площадью остекления. Определяющим фактором здесь является жесткое ограничение на максимально допустимую температуру поверхности пола, которая не должна быть больше +27°С для большинства помещений.
Оптимальной, таким образом, является комбинация теплых полов и радиаторной системы отопления. Огромный выбор типов, моделей и размеров радиаторов позволяет «вписать» их в дизайн любого помещения в соответствии с проектом системы отопления дома.
У большинства современных радиаторов имеется возможность подключения снизу, из стены или из пола, что позволяет убрать из интерьера трубы системы отопления.
С точки зрения энергоэффективности оптимальным является коллекторно-лучевая двухтрубная схема построения системы радиаторного отопления, когда на каждое помещение идет своя ветка отопления — подающая и обратная трубы. Это позволяет максимально точно поддерживать заданную для помещения температуру с минимальным отрицательным влиянием на соседние помещения дома. Исполнительные приводы системы климат-контроля при этом размещаются скрытно, как правило внутри коллекторного шкафа.
Современные системы управления «Умный дом» способны внести существенный вклад в экономию энергоносителя, необходимого для отопительной установки. Максимальная энергоэффективность достигается при наличии у системы управления следующих основных функций:
– погодозависимое управление;
– приоритет контуров;
– датчик комнатной температуры;
– возможность внешнего управления и обмена данными.
Эта функция «Умного дома» автоматически корректирует температуру теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. Следует помнить, что расчетная температура (−28 °С для Москвы) держится не более 3 – 5% дней в году, и отсутствие погодозависимого управления приводит к превышению комфортной комнатной температуры, и, как следствие, к перерасходу топлива.
Дополнительно, как правило, предусматривается переключение между режимами «зима» и «лето», в последнем случае отопительные контуры выключаются, и работают только те контуры, которые предназначены для круглогодичного использования – подогрев бассейна или контур бойлера ГВС.
Как правило, речь идет о приоритете приготовления горячей воды. На время работы бойлера ГВС система «Умный дом» отключает теплоснабжение вспомогательных контуров или теплоснабжение всех остальных контуров системы отопления дома. Это позволяет уменьшить мощность котельной установки, равномернее распределить тепловую нагрузку во времени, и, таким образом, снизить потребление топлива.
Предназначен для более точного поддержания заданной температуры внутри дома, при поэтажной системе отопления – на отдельном этаже. Как правило, датчик температуры совмещен с регулятором, с помощью которого и задается необходимая температура на отдельном этаже.
Замеры на реальных объектах показывают, что разница температуры теплоносителя для отдельных этажей может достигать 10 – 15 °С.
Современные системы управления «Умный дом» позволяют программировать снижение температуры в помещениях на ночь, когда все спят, или, наоборот, днем, когда все на работе. Надо ли говорить, что это приводит к значительной экономии топлива для котельной установки!
Минимальный расход энергоресурсов возможно обеспечить в системе отопления дома, построенной по следующим принципам:
– современный водогрейный котел с высоким К.П.Д. (при мощности от 70 КВт – двух- или многокотельная установка) с раздельными смесительными контурами для отдельных потребителей;
– коллекторно-лучевая схема радиаторного отопления (предпочтительно поэтажная) с максимально широким применением водяных теплых полов;
– система управления, имеющая основные энергосберегающие функции и возможность интегрирования в комплексную систему управления «Умным домом».