Отопление

Выбор системы отопления, обеспечивающей требуемый уровень комфорта, во многом определяет архитектуру и конструкцию всего загородного дома. Так, преимущественно с учетом теплотехнических свойств материалов ограждающих конструкций, а не только прочностных характеристик, устанавливают толщину стен малоэтажного дома. Поэтому выбирать тип, характеристики и элементы отопительной системы необходимо еще на стадии составления проекта, а не после возведения стен и перекрытий.

Способность кирпичной кладки, позволяющая хорошо аккумулировать и выделять тепло и после прекращения отопления, предопределяет целесообразность ее применения в домах с периодическим отоплением. К тому же возведение стен такой кладки значительно уменьшает температурные колебания в помещении. Важно также отметить, что большинство импортных котлов, вырабатывающих тепло как для системы отопления, так и для системы горячего водоснабжения, имеют функцию приоритета обеспечения горячего водоснабжения с временным отключением контура отопления. В этом случае еще ярче проявляется высокая теплоемкость кирпичных стен и соответственно их теплоинерционность, что в России ранее учитывалось при расчете зимней температуры, определяющей требуемую мощность обогрева.

Для Москвы эта расчетная температура всегда составляла –26°С и характеризовала возможность поддерживать минимальные условия проживания в доме в течение 3 дней после отключения системы отопления при этой температуре. Выдающийся русский ученый В.В. Чаплин еще в начале ХХ в. создал и успешно использовал в практике отопления домов в Москве массивный термометр, модулирующий и учитывающий теплоемкость стен здания. Но после попыток внедрения в России вместо проверенных веками массивных кирпичных и деревянных домов якобы энергоэффективных “суррогатных домов” (терминология 20-х гг. XX в.) по образцу западных стран — каркасных и т.п., где стены заполнялись “эффективными” теплоизоляционными материалами, показатель расчетной температуры потерял физический смысл, — эти “суррогатные дома” в случае нарушения отопления просто разрушались. Под температуру в –26°С был подогнан показатель вероятности — 92% (почему не 93% или 91% ?), что такая температура будет в отопительный сезон в том или ином регионе. Этот показатель (хотя официально существует и другой — 96%) и сегодня используется для Москвы.

Но для строительства загородного дома, посещаемого несколько раз за зимний период, возможно, удобнее использовать деревянные конструкции в отделке хотя бы одной из комнат для более быстрого прогрева. Хотя при этом в солнечный летний день пребывание в кирпичном доме будет более комфортабельным, так как в отличие от деревянных стен кирпичная кладка сохраняет ночную прохладу на протяжении всего дня и жара переносится лучше.

Следует отметить, что в России именно возможности используемой системы отопления определяют оптимальные размеры дома (постоянного проживания) и зачастую необходимость деления на летнюю и зимнюю части. Нерасчетливо возведенное строение часто бывает труднее содержать, чем построить. Это правило было выведено еще в древности даже для стран с теплым климатом. Процитируем книгу Палладия “О сельском хозяйстве” (Palladium. Opus agricultural / Ed. R.H. Rodyrs): “Жилые помещения должны быть спланированы таким образом, чтобы они не отнимали слишком много места, но вместе с тем были удобны для проживания летом и зимой. Зимние помещения должны быть спланированы так, чтобы зимнее солнце освещало их в течение всего дня... Пол должен быть достаточно теплым, чтобы даже в холодных местах зимой рабы могли на нем стоять босиком и не мерзнуть”. Также строгие требования к конструкции полов были и в России, в 40-х гг. XX столетия даже законодательно было запрещено покрывать полы материалами с большей теплопроводностью, чем у дерева.

Учитывая, что понятие комфортного проживания в XX в. в России понималось по-разному, а со временем, к сожалению, практически просто игнорировалось, считаем необходимым напомнить требования к комфорту, предъявляемые еще 100 лет тому назад, В.Е. Грум-Гржимайло, — одним из основателей российской школы теплотехники:

• Отопление есть повторный подогрев уже теплого воздуха, заполняющего данное помещение.
• Вентиляция есть прибавка свежего воздуха и удаление части испорченного.
• Вентиляция воздухом холоднее 15°С недопустима, ибо весь холодный воздух ляжет на пол и в помещении будут мерзнуть ноги.
• Вентиляция воздухом теплее 15°С недопустима, ибо весь свежий воздух поднимается кверху и смешивается с испорченным воздухом.
• Вентиляция должна производиться теплым воздухом равным 15°С. Такой воздух заполнит низ помещения толстым слоем, в котором будут двигаться люди.
• Каждый человек возбуждает около себя поток теплого, влажного, испорченного воздуха, поднимающийся кверху и стоящий под потолком.
• Этот испорченный воздух, соприкасаясь с наружными холодными стенами, опускается вниз вдоль стен. Необходимо не допускать эти струи расползаться по полу. Поэтому вытяжные отверстия должны быть в полу у самого плинтуса наружных стен.
• Отопление, т.е. повторный нагрев теплого воздуха помещения, в идеальном случае должен доводить воздух, стелющийся по полу, который холоднее15°С до температуры 15°С. Если отопительный прибор нагревает воздух выше 15°С, то этот воздух устремляется кверху и смешивается с воздухом, испорченным людьми, что является недостатком отопления.
• Лучшим отопительным устройством является теплый пол римских бань, идеал, который напрасно заброшен архитекторами.
• Летняя вентиляция производится воздухом, нагретым до 15°С. Его надо давать в возможно большем количестве у пола и вытягивать через верхние окна потолка. Зимой такая вентиляция не допустима.
  

Необходимость отказаться от использования в жилищном строительстве отопительных приборов высокой температуры (железных печей, отопления паром, применение душников в комнатных печах), указанная В.Е. Грум-Гржимайло, в настоящее время нашла подтверждение в принятом европейскими странами снижении расчетных параметров теплоносителей (75—65°С) наряду с широким и экономически обоснованным применением такой системы отопления, как “теплые полы”.

Отопление индивидуальных жилых домов в большинстве случаев предусматривает использование автономных систем отопления и теплогенераторов различного типа. Любые системы отопления должны обладать некоторым (15—20%) превышением мощности для компенсации потерь тепла жилого дома и создания оптимального микроклимата, обеспечивающего минимальные колебания температуры воздуха в жилых помещениях. Расчет теплопотерь, как правило, осуществляют специалисты, хотя существуют упрощенные табличные и графоаналитические методы, которые дают возможность быстро определить теплопотери каждого помещения в зависимости от его размеров и расположения. Правда, большинство этих данных учитывают в основном потери тепла только через ограждающие конструкции, но в зависимости от конкретного проекта затраты на нагрев поступающего холодного воздуха могут составлять до 50% от общих потерь тепла. Минимальные величины поступления свежего воздуха для жилых комнат составляют — 30 м3/ч на человека, для кухни — 60—90 м3/ч в зависимости от типа плиты. Чаще всего в коттеджах и квартирах блокированных жилых домов предусматривают естественную вентиляцию помещений.

За последние годы значительно изменились требования и условия разработки проектов систем водяного отопления жилых зданий в связи с внесением Госстроем РФ ряда изменений, например, в СНиП 11—33—79 “Строительная теплотехника” и в СНиП 2.04.05—91 “Отопление, вентиляция и кондиционирование”, а также принятием рекомендаций о расширении области применения полимерных труб в инженерных системах зданий. Так, были резко увеличены значения приведенных сопротивлений теплопередаче наружных ограждений и почти вдвое уменьшена нормативная воздухопроницаемость окон и балконных дверей. Это позволило снизить теплозатраты на нагревание наружного воздуха, поступающего через неплотности.

В жилых и общественных зданиях на отопительных приборах рекомендовано устанавливать, как правило, автоматические терморегуляторы, что экономически может быть целесообразно только при поквартирном учете потребляемой тепловой энергии и качестве подготовки воды, исключающей нахождение каких-либо механических примесей из-за малой величины сечения для прохода воды.

В системах водяного отопления наряду со стальными трубами разрешается применять трубы медные, латунные и термостойкие из полимерных материалов, в том числе металлополимерные и из стеклопластика. При применении труб из полимерных материалов температура подающей воды не должна быть более 90°С. Кроме того, с целью защиты труб от превышения таких параметров воды, как температура и давление, необходимо предусматривать приборы автоматического регулирования.

Требуется скрытая прокладка труб радиаторных и конвекторных систем отопления с устройством люков в местах расположения разборных соединений и арматуры. Допускается открытая прокладка металлических труб, а также пластмассовых в местах, где исключаются их механические, термические повреждения и прямое воздействие ультрафиолетового излучения.

Для малоэтажного дома с автономной системой отопления особенно важно предусмотреть возможность эффективного использования отопительной системы в широких диапазонах для различных погодных условий, поэтому часто выгоднее использовать не один мощный, рассчитанный на самые низкие температуры наружного воздуха теплогенератор, а несколько (совместная работа современных котлов благодаря совершенным системам управления проблем не вызывает). Это повышает надежность системы даже при выходе из строя одного из теплогенераторов и обеспечивает работу весной и осенью одним из теплогенераторов на его номинальной (читай, на экономичной) тепловой мощности, а не на минимально допустимой для более мощного, но единственного котла. С развитием этой тенденции появились котлы с двумя топками в одном корпусе, позволяющие повысить надежность, экономичность и снизить вредные выбросы. Кроме того, желательно предусмотреть возможность перехода и на резервное топливо причем для самого холодного времени года (это может быть несколько дней).

Эффективным может быть включение резервной отопительной системы вместе с основной. Ныне часто встречающееся выражение для систем кондиционирования — “сплит-системы”, первоначально в 30-х гг. ХХ в. в США применялось в отношении систем отопления, когда к основной, например, центральной системе водяного отопления здания при понижении температуры наружного воздуха ниже какого-либо предела дополнительно включалась система электроотопления.

Наличие на рынке большого ассортимента источников автономного теплоснабжения (котлов малой и средней мощности с разработанной системой автоматизации и безопасной эксплуатации), отопительных приборов, труб из полимерных материалов и запорно-регулирующей арматуры позволяет по желанию заказчика применять новые системы вместо обычных двухтрубных и однотрубных из стальных труб.

Помимо обеспечения комфорта при выборе отопительной системы необходимо учитывать и ее эффективность. В настоящее время для малоэтажных зданий в основном используются следующие системы отопления:

• автономное водяное отопление (одно- и двухтрубные системы)
• печное отопление;
• теплый пол;
• воздушное отопление;
• различные комбинации этих видов.