Индивидуальное отопление дома, дачи или коттеджа без использования центральной инженерной инфраструктуры называется автономным. Автономные системы теплоснабжения в последнее время все чаще используются для отопления жилых зданий, это является следствием значительных объемов нового коттеджного строительства в пригородных и сельских зонах застройки.
Также расширению сферы применения автономного теплоснабжения содействует рост количества нетиповых объектов, как в коттеджной, так и в городской застройке, где часто бывают проблемы получения необходимой тепловой энергии, возникающие из-за нехватки имеющихся мощностей государственных источников и тепловых сетей. При автономном теплоснабжении значительно упрощается решение всех вопросов, связанных со строительством. В результате появляется возможность быстрого монтажа и запуска в работу систем отопления и горячего водоснабжения.
Важно и то, что первоначальные затраты на автономную отопительную систему оказываются существенно ниже по сравнению с централизованной, так как не требуется проведение дорогостоящих тепловых сетей. Автономные системы на базе высокоэффективных котлов отопления последних поколений с системами автоматического управления позволяет в полной мере удовлетворить запросы самого требовательного потребителя. Перечисленные факторы в пользу автономного теплоснабжения привели к тому, что оно уже стало рассматриваться как безальтернативное техническое решение, почти лишенное недостатков.
Классификация автономных систем теплоснабжения по типу теплоносителя
Теплоносителем для системы отопления может быть любая среда, обладающая хорошей способностью аккумулировать тепловую энергию и изменять теплотехнические свойства, подвижная, дешевая, не ухудшающая санитарные условия в помещениях, позволяющая регулировать отпуск теплоты. Далее мы рассмотрим основные виды теплоносителя, которые могут использоваться в автономных системах теплоснабжения.
Паровые системы отопления (водяной пар)
Воздушные системы отопления (воздух)
Жидкостные системы отопления (вода, антифриз)
Паровые системы отопления
Паровое отопление — одна из разновидностей систем отопления зданий. Теплоносителем является водяной пар. Генератором тепла в системе парового отопления служит отопительный паровой котёл. Отопительными приборами являются радиаторы отопления, конвекторы, оребрённые или гладкие трубы.
Паровые системы отопления могут быть использованы в зданиях при наличии пара на технологические нужды и кратковременном пребывании в них людей. В системах парового отопления, в теплогенераторе производится водяной пар, который по трубопроводам поступает в отопительные приборы. Температура пара не должна превышать 130 °С. В отопительных приборах пар конденсируется, а выделяющаяся при этом скрытая теплота парообразования через стенки прибора передается помещению.
Образовавшийся конденсат по конденсатопроводу возвращается в генератор теплоты для повторного превращения в пар. Перемещается водяной пар от теплогенератора к отопительным приборам за счет разности давлений пара в паровом котле и отопительном приборе. Изменение температуры в помещениях производится регулированием расхода пара, а если это невозможно — периодическим прекращением подачи пара.
Преимущества парового отопления
- небольшие размеры труб и отопительных приборов;
- отсутствие потерь тепла в теплообменниках.
Недостатки парового отопления
- высокая температура на поверхности отопительных приборов;
- невозможность регулирования температуры помещений;
- шум при заполнении системы паром;
- высокая стоимость современных паровых котлов;
- сложности монтажа отводов к работающей системе.
В настоящее время паровое отопление целесообразно использовать на предприятиях, где пар так или иначе применяется для производственных нужд. У таких систем есть свои достоинства, но главным недостатком является то, что они не предназначены для обогрева жилых помещений. Область применения паровых систем отопления ограничена, прежде всего, несоответствием их санитарно-гигиеническим требованиям из-за высокой температуры отопительных приборов и труб, что может привести к ожогам, а также вызывает разложение оседающей на них органической пыли. Дополнительными преградами в использовании парового отопления является значительный шум при действии системы, трудности регулирования и недолговечность паровых систем (средний срок службы паропроводов не более 10 лет, а конденсатопроводов — 4 года).
Воздушные системы отопления
Воздушное отопление — это способ отопления помещений, используемый для обогрева жилых домов, сельскохозяйственных и промышленных объектов, торговых комплексов.
При воздушном отоплении происходит непосредственный нагрев воздуха, распределяемого по помещениям. Основным элементом системы воздушного отопления коттеджа является воздухонагреватель (теплогенератор). Он работает на газе или дизельном топливе. Тепло, получаемое при сжигании топлива в горелке, передается в теплообменнике воздуху, нагнетаемому вентилятором. После очистки в фильтре горячий воздух поступает в отапливаемое помещение по воздуховодам. Продукты сгорания газа удаляются в атмосферу через дымоходы из стали. Забор остывшего воздуха из помещения для его последующего нагрева в печи нагревателя обеспечивает система возвратных воздуховодов. Таким образом, достигается рециркуляция воздуха в помещениях. При необходимости с помощью открытия специальных заслонок часть воздуха может забираться с улицы. Это обеспечивает вентиляцию помещений.
Преимущества воздушного отопления
- Воздушное отопление не предусматривает наличие промежуточного теплоносителя. Нет необходимости вести контроль за уровнем теплоносителя, воздушное отопление исключает возникновение проблем, связанных с воздушными пробками;
- Воздушное отопление может прослужить от 25 до 40 лет;
- Возможность объединения отопления, вентиляции и кондиционирования в одной системе.
- Опциональное подключение к системе электрического фильтра, увлажнителя воздуха, бактерицидной обработки воздуха, системы зонирования.
Недостатки воздушного отопления
- Система воздушного отопления с принудительной тягой затягивает внутрь дома пыль, содержащуюся в уличном воздухе. Воздушные фильтры поглощают не всю пыль, а только часть ее. Эта проблема облегчается при использовании системы, с воздухозаборником, расположенным не снаружи дома, а внутри;
- Воздушные фильтры в системе отопления нужно часто менять, иначе система будет работать неэффективно, потому что ей придется тратить больше энергии для обеспечения циркуляции воздуха;
- В случае любой неисправности, приводящей к попаданию СО в систему воздуховодов, угарный газ быстро распространится по всему дому;
- Эффективное воздушное отопление должно монтироваться в процессе строительства самого частного дома;
- Система воздушного отопления довольно требовательна в отношении регулярного технического обслуживания; Постоянная потребность в электропитании требует предусмотреть возможность резервного источника электроснабжения;
- Невозможность модернизации такой системы в процессе эксплуатации.
Решение устанавливать воздушное отопление дома должно приниматься на этапе проектирования дома. Во время строительства подготавливаются все необходимые ниши и технологические отверстия. Это облегчает дальнейшую установку воздуховодов и всего необходимого оборудования.
Воздушное отопление дает максимальный эффект в помещениях большого объема — складских, автотранспортных, производственных, фабриках, в автомобильных мастерских, складах, ангарах, универсамах, спортивных помещениях, на предприятиях сельского хозяйства (в теплицах, помещениях для скота и т.п.).
Жидкостные системы отопления
Из всех теплоносителей, которые задействованы для нужд отопления, наиболее распространенным является вода и незамерзающая жидкость.
В водяной системе отопления вода или незамерзающая жидкость нагреваются в котле с помощью дров, угля, газа или электрических нагревателей. Различная плотность горячей и холодной воды создает ее движение по системе трубопроводов: более легкая горячая вода поднимается по стояку к нагревательным приборам — радиаторам, регистрам, конвекторам. Отдавая тепло в отопительных приборах, жидкость охлаждается и по обратному трубопроводу поступает снова в котел.
Чтобы увеличить скорость циркуляции теплоносителя, используют систему принудительной циркуляции жидкости при помощи насосов. Нормальное функционирование системы в режиме естественной циркуляции требует разности температур на выходе и входе котла 20-25°С (например, 70°С на входе в котел и 90°С на выходе).
Преимущества жидкостного отопления
- применение трубопроводов меньшего диаметра, чем в системах воздушного отопления;
- большая степень безопасности по сравнению с системами парового отопления;
- возможность регулирования степени нагрева отопительных приборов;
- бесшумность работы;
- невысокая стоимость теплогенератора (котла);
- высокий уровень теплоемкости теплоносителя (теплоемкость воды в четыре тысячи раз выше теплоемкости воздуха, который нагрет до таких же температур);
- создается комфортный температурный режим;
- возможность одновременного использования радиаторных систем, системы теплый пол и системы воздушного отопления
Недостатки жидкостного отопления
- возможность развития коррозии при долгом отсутствии воды в системе;
- обустройство водяного трубопровода возможно лишь в период постройки либо проведения капитального ремонта здания, т.к. требуются многочисленные строительные работы
Водяное отопление на территории России является наиболее распространенным видом автономного и централизованного отопления. Такая система абсолютно безопасна для здоровья, надежна и долговечна, проста в эксплуатации, создает чувство уюта и комфорта за счет равномерного теплораспределения.
Сравнение воды и незамерзающей жидкости как теплоносителя
В качестве теплоносителя в системах отопления можно применять как воду , так и незамерзающие жидкости — антифризы. Незамерзающая жидкость (антифриз) представляет собой смесь воды, основного компонента (как правило, этиленгликоля или пропиленгликоля) и целевых добавок
Вода является эффективным теплоносителем, т.к. при нагревании хорошо может накапливать большое количество тепла и отдавать при остывании. Она обладает хорошей текучестью и потому легко циркулирует по системе отопления. Кроме того, к воде практически всегда есть доступ, если её необходимо добавить в систему отопления, проблем не возникает. Вода — экологически чистый теплоноситель и при протекании не вызовет никакой «экологической катастрофы».
Но, все эти достоинства замещаются одним существенным недостатком — возможностью замерзания воды в системе и, как следствие, выводом последней из строя (дом с выключенной, но заполненной системой отопления зимой не оставишь). Еще одним недостатком можно считать необходимость изменения химического состава воды перед использованием для отопления (например, из-за повышенной концентрации железа, кислорода, солей жесткости и т. д.). Кроме того, как ее ни готовь, все равно возникает коррозия всех металлических частей системы отопления.
При применении незамерзающих теплоносителей нужно учитывать ряд их особенностей. В первую очередь испарения теплоносителя на основе этиленгликоля опасны для здоровья, поэтому все протечки недопустимы. При этом теплоноситель на основе пропиленгликоля безвредны, но они дороже этиленгликолевых более, чем в 2 раза Теплоноситель со временем меняет свои свойства и состав. Антикоррозийные присадки со временем вырабатываются. Температура замерзания при периодическом подмешивании воды поднимается. Необходимо раз в год производить измерение плотности Теплоносителя специальным реометром. Обычно 1 раз в три года его приходится полностью менять. При расчете новой системы отопления необходимо учитывать что теплопроводимость и плотность этиленгликолевых теплоносителей ниже, чем у воды. Вследствие этого теплоотдающую поверхность (кол-во секций) радиаторных батарей необходимо увеличить на 30%. Производительность циркуляционного насоса нужно увеличивать в 1,5 – 1,7 раза.
Основные достоинства и недостатки теплоносителей
- экологически и токсикологически безопасна;
- обладает высокой теплоемкостью;
- легко циркулирует по системе отопления;
- дешева
- замерзает при температуре ниже 0 °С;
- сильное коррозионное воздействие на металлы (особенно на черные стали);
- повышенное солеобразование;
- подверженность к образованию накипи
- удовлетворительные теплофизические свойства;
- темпепатура замерзания до -60°С
- Яд! Смертельная доза для человека всего 50-150 мл.;
- средняя стоимость;
- При полном испарении воды из состава антифриза при последующем охлаждении этиленгликоль замерзает при температуре -13°С
- хорошие теплофизические свойства;
- экологически и токсикологически безопасен;
- температура замерзания до -60°С;
- пропиленгликоль способствует удалению с внутренних поверхностей теплообменного оборудования отложений;
- при полном испарении воды из состава антифриза при последующем охлаждении до минус 60°С пропиленгликоль не замерзает
- по теплофизическим свойствам уступает ЭГ на 10÷20 %;
