Жизнеобеспечение дома: отопление

Продолжаем тему, начатую в предыдущем номере, и оцениваем расходы на эксплуатацию различных систем отопления, а также рассматриваем критерии выбора котла.



При выборе отопительного оборудования решающее значение часто приобретает вопрос стоимости. Как правило, главным аргументом при этом становятся начальные инвестиции — за­­купка, монтаж и запуск системы. По­­этому нередко предпочтение отдается наиболее дешевому оборудованию. Но не­­боль­­шие начальные затраты не означают небольшие эксплуатационные расходы. Когда же приходит осознание этого факта, менять решение уже поздно. На что же нужно обратить внимание?



Стоимость системы отопления

Из сравнения стоимости систем одного класса следует, что дешевле всего обойдется монтаж системы электрического отопления. Такая система устроена наиболее просто: выполняется отдельный электрический контур питания системы отопления, к нему подсоединяются радиаторы или электрические теплые полы, которые в целом представляют собой готовые к работе устройства — и система готова. Существует только незначительный риск совершения ошибок при монтаже. Отсутствует необходимость устройства дымохода, не нужен склад топлива.

Более высока стоимость водяных систем ЦО. Независимо от вида оборудования, с помощью которого нагревается вода, такие системы требуют выполнения разводки труб по отапливаемым помещениям, иногда использования дополнительного циркуляционного насоса, монтажа расширительного бака и предохранительного клапана, а также воздухоотводящих клапанов, регулировочных и отсекающих кранов.

К газовым котлам нужно подвести газ. Они дороже простых твердотопливных котлов, но обычно лучше оснащены. В их корпусе часто установлен циркуляционный насос, расширительный бак, предохранительный клапан, воздухоотводящий клапан, запорная арматура, блок автоматики, а в двухконтурных котлах — теплообменник системы ГВС.

Цена современных твердотопливных котлов с автоматическим управлением, оснащенных бункером со шнековой подачей топлива, часто выше, чем газовых котлов высокого класса.

Эксплуатационные расходы

Из-за высоких тарифов на электро­энергию эксплуатационные расходы на электрическое отопление очень высоки, и это единственная причина, по которой оно не пользуется большой популярностью. Хотя электроэнергия представляет собой самый удобный, обладающий множеством преимуществ энергоноситель, ее стоимость — тормоз к повсеместному использованию.

Для минимизации счетов за использованную электроэнергию потребители часто используют двух- или трехзонный учет электроэнергии. Для этого с компанией, осуществляющей электроснабжение, необходимо согласовать установку соответствующего счетчика учета использованной электроэнергии. На тариф, в зависимости от времени использования электроэнергии, вводятся соответствующие коэффициенты.

При двухзонном учете:

n ночной (с 23.00 до 7.00) — коэффициент 0,7;

n дневной (с 7.00 до 23.00) — ко­­эф­­фициент 1,0.

При трехзонном учете:

n ночной (с 23.00 до 7.00) — коэффициент 0,4;

n полупиковый (с 7.00 до 8.00; с 11.00 до 20.00 и с 22.00 до 23.00) — коэффициент 1,0;

n пиковый (с 8.00 до 11.00 и с 20.00 до 23.00) — коэффициент 1,5.

Эксплуатационные расходы при использовании твердого топлива достаточно низкие. Особенно дешевым может оказаться использование дров или опилок, если дома расположены рядом с лесом, и их владельцы в состоянии обеспечить себя запасом топлива.

Эксплуатационные расходы систем отопления, работающих на природном газе, в данный момент относительно невысоки. Но стоимость природного газа постоянно увеличивается. Кроме того, для многих домовладельцев газ недоступен из-за отсутствия газовых сетей.

При сравнении эксплуатационных затрат отопительных систем часто принимают во внимание только стоимость энергоносителей и опускают дополнительные расходы, связанные с обеспечением работы системы, — стоимость транспортировки и хранения топлива или проведение периодических осмотров (обязательны для систем с котлами) для предотвращения аварий (проверка тяги, очистка дымоходов, регулировка горелок и пр.). На общую стоимость эксплуатации также влияет стоимость электроэнергии, используемой для работы циркуляционных насосов или вентиляторов (в твердотопливных котлах и в системах воздушного отопления).

К общим эксплуатационным расходам следовало бы также отнести время, потраченное жильцами на обслуживание отопительного оборудования, например, на разжигание камина или удаление из него пепла.



Как подобрать мощность котла

Чтобы подобрать мощность котла, необходимо определить тепловые потери отапливаемого дома. Проекты новых домов должны содержать расчеты теплопотерь, выполненные на основании методик, изложенных в соответствующих нормативных документах (ДБН В.2.6-31:2006 «Конструкції будинків і споруд. Теплова ізоляція будівель»). На основании расчетов можно подобрать необходимую мощность котла, а также отопительное оборудование для всех отапливаемых помещений, например, размеры радиаторов. Если таких расчетов в проекте нет, их можно заказать у специалистов или же, в крайнем случае, произвести приблизительный расчет самостоятельно. Наиболее простой метод расчета тепловых потерь дома — вычисление их с помощью условного коэффициента, который приблизительно составляет:

n 130—200 Вт/м2 — для домов без теплоизоляции;

n 90—110 Вт/м2 — для домов с теп­лоизоляцией, построенных в конце XX столетия;

n 50—70 Вт/м2 — для хорошо теп­лоизолированных домов с современными энергосберегающими окнами.

Тепловые потери являются произведением значения условного коэффициента на площадь дома. Это приблизительные расчеты, они могут иметь погрешность до 50%, о чем необходимо помнить. Основываясь только на этих данных, есть риск выбрать котел слишком большой мощности, поскольку здесь не учитываются многие факторы, значительно влияющие на теплопотери дома: количество и размеры окон и их ориентация, форма дома и его местоположение и т. д.



Теплопотери и мощность котла

Котел имеет максимальный коэффициент полезного действия (КПД), когда работает с номинальной (расчетной) мощностью. Если мощность котла будет выше, чем это необходимо, его КПД в течение всего отопительного сезона может оказаться значительно ниже заявленного производителем. Следовательно, будет выше не только стоимость котла, но и эксплуатационные расходы.

Расчетные теплопотери дома равны его максимальной потребности в тепле, необходимом для поддержания в помещениях комфортной температуры — обычно 20°C. Максимальная потребность в тепле возникает в самые холодные дни, когда наружная температура опускается до –18…–25)°C (в зависимости от региона). Исключение составляет Крым, где расчетная наружная температура колеблется от –6 до –15°C. Следует учитывать, что отопительный сезон длится 200 дней в году, а количество таких морозных дней не превышает 5—10% из них. Тем не менее, котел должен эффективно функционировать в течение всего отопительного сезона, когда температура близка к нулю. В это время для обогрева дома достаточно котла, мощность которого вполовину меньше, чем расчетная. По этой причине приобретение котла большей мощности не имеет смысла не только из-за его более высокой цены, но и снижения его КПД в периоды, когда потребность в тепле значительно ниже расчетной.



Регулирование мощности котла

Адаптация производительности котла к актуальной потребности в тепле в современных газовых котлах решена с помощью использования так называемых модуляционных горелок с плавной регулировкой мощности. Они уже повсеместно используются в навесных газовых котлах. Котел с модуляционной горелкой работает с мощностью, соответствующей текущей потребности в тепле. На первый взгляд кажется, что при выборе такого котла не нужно точно определять теплопотери дома. Зная их приблизительную величину, можно купить более мощный котел, который в любом случае будет работать с необходимой на данный момент мощностью. К сожалению, модуляция мощности котла возможна только в определенном диапазоне. Чаще всего величина модуляции не опускается ниже 30% максимальной мощности. Поэтому слишком высокая максимальная мощность котла приведет к возникновению сложностей с адаптацией его производительности к более высокой наружной температуре.

Регулировка мощности возможна также в современных оснащенных системой автоматизированной подачи топлива твердотопливных котлах (к сожалению, дорогих), прежде всего, работающих на пеллетах.

Центральное отопление — это еще не все

Большинства описанных проблем можно избежать, подобрав котел, мощность которого не превышает расчетных теплопотерь дома, а даже немного ниже. Однако на практике мощность котла используется не только для системы центрального отопления, но и для нагревания воды для системы горячего водоснабжения (ГВС) дома. В небольших, хорошо утепленных домах мощность котла, необходимая для отопления дома, ощутимо ниже той, которая нужна для быстрого нагрева требуемого количества воды для системы ГВС. Это усложняет выбор оптимальной мощности котла.



Мощность котла для нагрева горячей воды

Двухконтурный котел нагревает воду для системы ГВС проточным способом. Время протока воды через теплообменник очень непродолжительное, поэтому котел должен обладать такой мощ­ностью, чтобы за это время нагреть достаточное количество воды. Самые маломощные двухконтурные котлы имеют мощность 18 кВт. Это та минимальная мощность котла, которая позволяет получить такое количество горячей воды, чтобы можно было помыться.

Если такой котел будет оснащен модуляционной горелкой, он сможет работать с минимальной мощностью около 6 кВт, то есть приближенной к максимальным потерям тепла хорошо утепленного дома площадью около 100 м2. В течение большей части отопительного сезона потребность в мощности для отопления дома, чаще всего, будет еще меньше. Это вполне приемлемое решение.

Для снижения необходимой мощности двухконтурного котла можно использовать накопительной бак для горячей воды. В этом случае после открывания крана в распоряжении пользователя есть запас воды в накопительном баке, и котел может нагревать воду медленнее.

Чем больше объем накопительного бака, тем дольше котел может восполнять количество использованной горячей воды, то есть его мощность может быть ниже.

Для получения горячей воды для системы ГВС одноконтурным котлом используют бойлер косвенного нагрева. Это накопительный водонагреватель вместимостью 100 л и более. Он оснащен теплообменником, который с помощью переключающего клапана подключается к одноконтурному котлу.

Благодаря использованию бойлера косвенного нагрева большой вместимости возможно одновременное использование горячей воды несколькими пользователями. Это не приводит к быстрому исчерпыванию ее запаса. В этом случае мощность котла, работающего совместно с бойлером косвенного нагрева, может быть значительно ниже, чем мощность двухконтурного котла. Такое решение часто используется в больших домах.

Однако подбирая мощность одноконтурного котла, лучше оценить, сколько времени займет нагрев воды в бойлере. Это можно сделать, используя формулу:

Т = m х cw х (t2 – t1) / Р,

где: Т — время нагрева воды, с; m — масса воды в бойлере, кг; cw — удельная теплоемкость воды 4,2, кДж/(кг• K); t2 — температура, до которой должна быть нагрета вода, °C; t1 — исходная температура воды в бойлере, (°C); Р — мощность котла, кВт.

Например: время нагрева холодной воды температурой 10°C (температура воды, поступающей в бойлер) до 50°C в 100-литровом бойлере котлом мощностью 12 кВт будет составлять:

100 х 4,2 х (50 — 10)/12 = 1400 (с) ≈ 23,3 мин.

Это вполне приемлемый результат, учитывая то, что ситуация, при которой весь объем воды в бойлере имеет температуру 10°C, может случаться крайне редко. На практике холодная вода поступает в бойлер постепенно, по мере расходования горячей. Можно считать, что даже при ее интенсивном использовании температура воды (горячей, смешанной с холодной) в достаточно большом бойлере будет составлять 30°C (например, при очень быстром наполнении половины ванны будет использована лишь половина воды из бойлера). В этом случае время нагрева воды составит меньше 12 минут. Обычно потребление воды в доме значительно ниже, поэтому вода будет нагреваться еще быстрее.

Следует учитывать, что в то время, когда котел нагревает воду в бойлере, система центрального отопления отключена. Однако за это время в обогреваемых помещениях вряд ли ощутимо снизится температура.



Федор ЧУЙ,

инженер