Комбинированные системы отопления: как правильно использовать приборы и топливо

Приветствую, камрады! Сегодня я собираюсь познакомить вас с несколькими популярными вариантами исполнения комбинированной системы отопления для частного дома. Я расскажу, какие именно компоненты могут комбинироваться, какие выгоды это дает, и в качестве одного из примеров опишу схему обогрева моего дома. Приступим.

Котельная с двумя источниками тепла — твердотопливным и электрическим.

Что комбинируем

В пределах одного дома могут поочередно или одновременно функционировать:

• Разные источники тепла (как правило, котлы на разных видах энергоносителя), подключенные к общему отопительному контуру;
• Две и более полностью независимых системы отопления. Они могут делить дом на несколько отапливаемых разными способами помещений или при необходимости заменять друг друга на всей его площади;
• Один отопительный контур с двумя или несколькими типами отопительных приборов.

Теперь перейдем к исследованию образцов таких отопительных систем.

Вариант 1: конвекционное и внутрипольное отопление

Устройство

В одном отопительном контуре одновременно или поочередно работают радиаторы и теплый пол. Такая схема работы может быть реализована двумя способами:

Схема	Описание
	Теплый пол запитан от обратки радиаторов. При этом температура обратки на выходе из высокотемпературного контура не должна быть выше 40 градусов, а котел должен иметь возможность работать при температуре обратного трубопровода около 30 °С. Из современных котлов на это способен только газовый конденсационный. Очевидный недостаток такой схемы — невозможность независимой работы контуров: если отключить радиаторы, то температура теплоносителя будет слишком высокой для теплого пола, а без внутрипольного контура вырастет до неприемлемых для котла значений температура обратки на его входе.
	Теплый пол подключен независимо от радиаторов через трехходовой смеситель. В зависимости от температуры на выходе внутрипольного контура смесительный клапан открывается или закрывается, увеличивая или уменьшая количество горячего теплоносителя с подачи в контуре с рециркуляцией. Рециркуляцию теплоносителя в низкотемпературном контуре обеспечивает собственный циркуляционный насос. Схема работает с любым котлом, контуры радиаторов и теплого пола могут включаться и отключаться независимо друг от друга.

Какие материалы стоит предпочесть при монтаже такой системы своими руками?

Трубы:

• Для радиаторного отопления — недорогой полипропилен с армированием алюминием. Температура в автономном контуре не поднимается выше 80 °С, а давление — выше 2,5 кгс/см2, что с запасом перекрывается допустимыми для полипропиленовых труб эксплуатационными параметрами. Армирование уменьшает удлинение трубопроводов при нагреве: у неармированного полипропилена оно равно 6,5 мм/погонный метр при нагреве на 50 градусов, у армированного алюминиевой фольгой — 1,5 мм;

При нагреве жестко закрепленные неармированные трубы из полипропилена пойдут волной вследствие удлинения.

• Для контура теплого пола — сшитый или термомодифицированный полиэтилен. Трубы поставляются в бухтах длиной до 200 метров; это позволяет вывести все соединения за пределы стяжки.

Укладка труб водяного теплого пола в стяжку. Для внутрипольного отопления используется труба из термомодифицированного полиэтилена PE-RT.

Радиаторы: алюминиевые секционные. Инструкция связана с тем, что они сочетают высокую теплоотдачу (до 210 ватт на секцию) с низкой стоимостью (от 240 рублей/секция).

Алюминиевый радиатор обеспечит оптимальный баланс цены и теплоотдачи.

Преимущества

Недостаток радиаторного отопления — в нерациональном распределении температур в отапливаемом объеме. Воздух под потолком на несколько градусов теплее, чем над полом. Но пространство под потолком — необитаемое, и его нагрев дает лишь увеличение теплопотерь через потолок и верх стен.

Теплый пол экономичнее: он греет комнату снизу; по мере приближения к потолку температура падает. Снижение средней температуры в отапливаемом объеме приводит к уменьшению суммарных теплопотерь.

Температура воздуха в отапливаемом помещении при конвекционном и внутрипольном отоплении.

Недостаток теплого пола — в том, что его температура ограничена значением +35-+40°С. При фиксированной площади теплообмена и ограничении температуры теплоотдача тоже ограничена, и при больших теплопотерях она может оказаться недостаточной.

Дефицит тепла помогут восполнить радиаторы. В автономном контуре они могут нагреваться до 75-80 градусов и за счет большей разницы температур с воздухом отдавать куда больше тепла, чем теплый пол с той же площадью поверхности.

Виды комбинированных систем отопления

Комбинированная система циркуляции отопления может быть представлена одним из следующих вариантов:

1. радиаторы и водяной теплый пол;
2. радиаторы и теплые стены;
3. теплый пол и стены;
4. радиаторы отопления, теплый водяной пол и теплые стены.

Все используемые устройства находятся в одном помещении и подключены к одному коллектору. Важная особенность такой системы – возможность эффективно использовать источники энергии, повысить КПД и снизить теплопотери.

Радиаторы и теплый пол

Такая система отопления может быть установлена как в частном доме, так и в квартире. Поводом для установки ее в квартире может стать:

• низкое качество радиаторного отопления;
• плохо утеплены стены.

Многие люди решают данный вопрос путем наименьшего сопротивления – используют масляные нагреватели и конвекторы. Однако эти устройства сушат воздух, причиняю дискомфорт, и даже могут стать причиной заболеваний домочадцев.

В квартирах отопительная система «теплый пол» может быть установлена на стяжку под покрытием пола, а потому не занимает много пространства.

Целесообразно для таких помещений:

• кухня;
• балкон;
• санузел.

В комбинации с радиаторами центрального отопления чаще всего используются электрические (инфракрасные) и водяные теплые полы.

Водяные теплые полы

Водяной теплый пол не может быть единственным способом обогрева квартиры, так как горячая вода в него подается из основной отопительной системы. Для его монтажа в жилых многоквартирных домах требуется получение специального разрешения.

Для частных домовладениях система водяных полов может стать не только вспомогательным, но и единственным средством обогрева. В этом случае вода для системы нагревается с помощью газовой колонки или котлом.

Существует два способа укладки труб для схемы радиаторы и теплый пол:

• спираль – для больших комнат;
• зигзаг – годится для помещений с маленькой площадью.

Нагретая вода подается в коллектор – место, откуда она распределяется по отопительным контурам.

Такие полы должны быть предусмотрены еще на этапе строительства или капитального ремонта. Это связано с необходимостью снимать половое покрытие и вырубать нишу в стене для коллектора.

Электрические теплые полы

Установка электрического теплого пола в сочетании с радиаторами – это самый популярный способ обогрева жилья. Это связано с тем, что при установке эти полы не нужно подключать к водопроводу и устанавливать коллекторы.

Электрические полы бывают:

• инфракрасные;
• матовые;
• кабельные.

Нагрев поверхности кабельного пола происходит через кабель, уложенный змейкой под финишное покрытие. Терморегулятор реагирует на изменение температуры и запускает работу кабеля.

Матовый пол отличается тем, что кабель на нем изначально уложен с определенным шагом и его нельзя изменить.

Сейчас появился новый вид теплых полов — инфракрасный, они обладают тонкой, но прочной пленкой, в которую вмонтированы специальные карбоновые пластины. Такой вариант покрытия наиболее экономичный, а теплоотдача происходит за счет инфракрасного излучения.

Вариант 2: газ и дизель

Устройство

В единственном отопительном контуре монтируется универсальный котел, предназначенный для использования обоих видов топлива. Переход с соляры на газ и обратно требует только замены горелки.

Универсальный котел VAILLANT VKO 408 способен перейти с дизельного топлива на магистральный газ после простой замены горелки.

Преимущества

Согласование подключения построенного дома к газовой магистрали и монтаж ввода занимают от нескольких месяцев до 2-3 лет. Если вы уже переехали в построенный дом, зимой вам нужно чем-то отапливаться.

Универсальный котел будет прекрасным компромиссом, требующим минимальных вложений:

• До подключения газа вы отапливаетесь дизтопливом;
• Как только подключение дома к газовой магистрали будет выполнено, вы без каких-либо дополнительных вложений переходите на газ.

Ожидание газификации дома может затянуться. Универсальный котел позволит вам отапливаться с момента заселения и в дальнейшем быстро перейти на новый вид топлива.

Справка: цена киловатт-часа тепла при сжигании солярки и магистрального газа различаются в 5-7 раз (0,5-0,7 рубля против 3,5-4).

Вариант 3: твердотопливный и электрический котлы

Устройство

Оба котла параллельно подключены к общему отопительному контуру и работают на нагрев поочередно. В качестве дополнительного элемента обвязки, общего для обоих источников тепла, может выступать теплоаккумулятор — объемный бак с теплоизоляцией, способный долгое время сохранять температуру воды постоянной.

Система отопления частного дома с твердотопливным и электрическим котлами. От буферной емкости (теплоаккумулятора) запитаны системы отопления и горячего водоснабжения.

Преимущества

• Энергонезависимость. При длительных отключениях электроэнергии всегда можно перейти на твердое топливо (дрова, пеллеты или уголь);

Если твердое топливо используется в качестве основного источника тепла, электрокотел выступает в роли страхующего. Он обеспечит дом теплом, если у вас закончатся дрова или уголь, а их доставка по каким-то причинам задержится.

• Удобство пользования. Ночью владелец такой отопительной системы может не просыпаться для растопки: достаточно разрешить электрокотлу поддерживать заданную температуру теплоносителя;
• Экономичность при работе на электроэнергии. На двухставочном тарифе вы можете пользоваться электричеством по более дешевой ночной ставке. Днем, когда киловатт-час стоит втрое дороже, система отопления работает на твердом топливе.

Двухтарифный счетчик раздельно учитывает дневное и ночное энергопотребление. Они тарифицируются по разным ставкам.

Какие функции выполняет в этой схеме теплоаккумулятор?

1. Увеличивает время работы системы отопления частного дома на дешевой электроэнергии. Электрокотел греет воду в баке во время действия ночного тарифа. Утром накопленное тепло используется для обогрева дома;
2. Делает более редкими растопки твердотопливного котла днем. Котел, работая на полной мощности, за короткое время нагревает воду в буферной емкости и следующие несколько часов простаивает.

Использование теплоаккумулятора выгоднее прикрытого поддувала котла, ограничивающего его тепловую мощность. Классический котел при ограниченном притоке воздуха снижает КПД (коэффициент полезного действия) за счет неполного сгорания топлива. При работе на полной мощности КПД котла максимален.

Термостат твердотопливного котла снижает его мощность, прикрывая поддувало. При ограниченном притоке воздуха топливо сгорает не полностью, и ваши деньги буквально вылетают в трубу.

Разновидности комбинированной системы отопления

Комбинированная система обогрева частного дома может иметь в своем составе различные теплоносители, благодаря которым устройства можно разделить на следующие виды:

1. газовое плюс дизельное котельное оборудование. Такая конструкция моет быть чугунной или стальной, либо совмещает оба материала. Хозяева частных домов, имеющие поблизости газопровод, используют совмещённые котлы – солярка плюс газ. Такая модель котлов очень экономичная;
2. газовое плюс твердотопливное оборудование. Эта система объединяет в себе газ в смеси с твердым топливом. Такое оборудование моет быть многотопливным, так как имеется возможность использования дров и угля. Данное комбинированное оборудование не совсем эффективно. В устройстве отсутствует автоматическое переключение. Даже потому, что конструкция довольно сложная, такой аппарат пользуется спросом ввиду своей не низкой и выгодной цены;
3. твердотопливное плюс электрическое оборудование. Комбинированное отопление частного дома дрова и электричество для обогрева помещения, такую комбинацию очень часто можно увидеть на дачных домовладениях. Подключение питания проходит к электричеству – 220 или 380 Вольт, мощностью 5-8 кВт. Пока хозяева находятся в особняке, то общий обогрев проводится дровами или углем, после выезда и сгорания топлива температура в котле опускается и срабатывает реле, включающее электрическое оборудование. Таким образом, в период отсутствия хозяев, система сама поддерживает нужную температуру в помещении. Такой аппарат стоит не дешево, но результат того стоит. Зато можно будет абсолютно уверенным в надежности устройства;
4. газовое плюс твердотопливное и электрическое оборудование. Пожалуй, данный вид комбинированных котлов отопления для частного дома можно по праву назвать самым лучшим. Потому как он работает уже от трех видов топлива, значит, эффективность системы обогрева возрастает. Такая конструкция может быть установлена в любой местности, но обязательно оснащенной газопроводом. Если по каким-либо причинам возникнут перебои с газом и электричеством, владельцы всегда смогут применить любой вид твердого топлива;
5. пиролиз плюс электроды. Такое устройство подходит для отопления загородного дома. Комбинируя пиролизный и электродный котел, становится возможным поддержания нужной температуры помещения, даже в отсутствие хозяев. Система состоит из двух многотопливных аппаратов и пользуется большой популярностью.

Твердотопливное и электрическое отопление

Вариант 4: воздушный тепловой насос + дрова

Устройство

Такая схема реализована в соседнем доме. В качестве основного источника тепла используется тепловой насос, работающий по схеме «воздух-вода»: внешний блок отбирает тепло у окружающего воздуха, внутренний — отдает полученное тепло теплоносителю (воде в контуре теплого пола). Дополнительный источник энергии — дровяной камин с водяной рубашкой вокруг топки.

Схема подключения камина к системе водяного отопления дома.

Преимущества

Тепловой насос выгоднее любого прибора прямого нагрева (в том числе электрокотла): он обеспечивает эффективный КПД в… 200-500 %.

Позвольте, но как это возможно? Ведь коэффициент полезного действия по определению не может быть больше 100 %, не так ли?

Дело в том, что прибор не является источником тепла. Он лишь перекачивает его в дом, отбирая у низкопотенциального (читай — нагретого до более низкой по сравнению с отапливаемым помещением температуры) источника — внешней среды. Электроэнергия тратится только на работу компрессора, обеспечивающего циркуляцию хладагента.

При работе теплового насоса источником большей части энергии становится внешняя среда.

У тепловых насосов есть две общих особенности:

1. Зависимость между эффективностью и температурой на теплообменниках. COP прибора (параметр, описывающий отношение эффективной тепловой мощности к электрической) падает по мере увеличения перепада температур между испарителем и конденсатором;

Зависимость COP теплового насоса от температуры среды-источника тепла при неизменной температуре внутри дома.

1. Ограничение по температуре испарителя (внешнего теплообменника). Насос не может отбирать воздух у среды с температурой ниже -25 °С. Ограничение связано с температурой изменения агрегатного состояния хладагента.

Для воздушного теплового насоса это означает, что:

1. По мере похолодания стоимость отопления дома будет расти — и за счет увеличения теплопотерь, и за счет снижения COP;
2. При -25 °С на улице придется использовать другой источник тепла.

Здесь-то на выручку и приходит дополнительный теплообменник в камине, печи или твердотопливном котле. Подключенный к общему с тепловым насосом контуру, он помогает ему греть теплоноситель, а в сильные холода полностью берет на себя отопление дома.

В сильные заморозки дом полностью переходит на отопление твердым топливом.

Другие виды комбинированных систем отопления

Существует огромное количество вариантов создания комбинированных систем. Какую именно комбинацию выбрать, зависит от возможностей и потребностей домовладельца. Сделать правильный выбор помогут специалисты. К примеру, если имеется отопительная система с котлом, который работает на жидком топливе и теплоносителем, который нагревает радиаторы, то в межсезонье экономически не выгодно запускать такую систему. В такое время года целесообразнее просто растопить камин (если он имеется). В зимнее же время года основная нагрузка ляжет на котел, а камин будет использоваться лишь для создания уюта.

В южных регионах страны все большее распространение получает комбинация солнечного коллектора и газового котла, которые соединены в одну отопительную сеть. Это очень сложная система, которая снабжена элементами автоматики. Она состоит из газового котла, работающего с внешним накопителем горячего носителя тепла и оснащенного погодным регулятором, которым можно управлять дистанционно. Помимо этого, в систему входят солнечные коллекторы, которые используются для подогрева теплоносителя, теплоаккумулятор и насос, который наполняет систему теплоносителем. Такая система очень хорошо работает в регионах, где достаточно много солнечных дней. Летом она работает без включения газового котла для получения горячей воды, а в осенне-весенний период позволяет экономить ресурс котельного оборудования и топливо.

https://www.youtube.com/watch?v=bUA6ABpvJ3Q

Однако в северных регионах такая система неэффективна. Здесь более целесообразно будет включить в систему отопления тепловой насос. Этот агрегат использует природное тепло земли, которое является неисчерпаемым источником энергии. Существует один недостаток такого прибора — высокая цена, которая значительно повышает затраты на создание системы отопления. Однако, как показывает зарубежная практика, эти затраты очень быстро окупаются. Например, в Швеции тепловые насосы снабжают теплом практически половину частных домов, и их доля в домашнем применении постоянно растет.

Вариант 5: кондиционеры и электрокотел

Устройство

В моем доме реализованы две независимых друг от друга схемы отопления.

Основной источник тепла: инверторные кондиционеры, установленные в каждой комнате дома. Кондиционер является частным случаем воздушного теплового насоса: в качестве низкопотенциального источника тепла он использует уличный воздух; внутренний теплообменник отдает тепло воздуху отапливаемого помещения без посредничества теплоносителя.

Детская комната в моем доме. Площадь — 20 м2. Единственный источник тепла — внутренний блок инвертора производительностью 12000 BTU.

Инверторные кондиционеры отличаются от использующих «старт-стоп» компрессоры возможностью плавного снижения производительности. Она, в свою очередь, дает:

• Отсутствие пиковых стартовых нагрузок с максимальными токами запуска, а, значит, больший ресурс оборудования;
• Экономичность. COP современных инверторов достигает 4,2-5 против 3,6 у лучших моделей традиционных кондиционеров;
• Низкую эксплуатационную температуру при работе на обогрев (-15 – -25 градусов).

Резервный источник тепла: ТЭНовый электрокотел с двухтрубной системой водяного отопления. Он предназначен для экстремально низких температур: в Севастополе, где я живу, сильные заморозки крайне редки, но раз в несколько лет все же бывают.

На фото — резервный ТЭНовый электрокотел в моем доме. Он предназначен для работы в экстремальные для Крыма заморозки, при температуре ниже -25°С.

Преимущества

Они относятся, прежде всего, к отоплению кондиционерами. Вот список достоинств решения:

• Экономичность. Как соотносится тепловая мощность теплового насоса с потребляемой, я уже упоминал. На отопление у меня уходит от 800 до 1500 кВт·ч электроэнергии в месяц в зависимости от погоды;

При переходе на электрокотел комбинированное отопление в моем доме лишится своей экономичности: чтобы получить киловатт тепла, нужно будет потратить киловатт электроэнергии. Однако за четыре года эксплуатации кондиционеров температура воздуха еще ни разу не опускалась ниже -20°С. Резервный контур простаивает.

• Равномерный нагрев воздуха. Подвижные заслонки внутреннего блока сплит-системы позволяют направить теплый поток в пол. Нагревшийся пол сам станет источником тепла.

Кроме того, поток будет непрерывно перемешивать воздух комнаты, исключая его расслоение по температуре;

Направив жалюзи в пол в режиме нагрева, вы получите равномерный нагрев воздуха по всему объему комнаты.

• Низкая стоимость реализации. Расходы на покупку и установку кондиционеров составили в общей сложности 110 тысяч рублей; резервная отопительная система монтировалась предыдущим владельцем дома и обошлась примерно в 40 тысяч. Для сравнения: расходы на воздушный тепловой насос и камин с теплообменником в соседнем доме — 850 тысяч рублей;
• Высочайшая отказоустойчивость. Если один из кондиционеров выйдет из строя, комната без собственного источника тепла будет прогреваться остальными кондиционерами через открытые двери. С учетом количества сплит-систем (в доме их 5) нагрузка на каждый прибор возрастет незначительно;
• Точность регулировки температуры. На пульте кондиционера можно задать ее в явном виде и настраивать с точностью в 1 градус;

Заданная на пульте температура воздуха поддерживается инвертором с точностью до 0,5 °С. Для сравнения — у «старт-стоп» систем температуры остановки и запуска компрессора различаются на 3-4 градуса, поэтому воздух в комнате поочередно нагревается и остывает.

• Минимальная инерционность. Если вы меняете заданную температуру с +20 на +24 градуса, воздух нагревается на 4 градуса в течение 10-15 минут.

Схемы комбинированной системы отопления

В зависимости от типа системы отопления, которой оснащено жилье, могут быть использованы различные схемы комбинированных систем отопления.

На рисунке 2 приведена схема, в которой две ветки радиаторной системы оборудуются запорными вентилями (подачи и обратки) на выходе из основного стояка. Такой ход дает возможность в случае необходимости отключить батарею и произвести ее ремонт. Здесь на обратке должен быть установлен регулятор температуры теплоносителя (бейпас), который может быть установлен в закрытом или открытом положении, а также в промежуточном. Это дает возможность регулировать количество горячей воды, поступающей в теплый пол.

Такая схема лучше всего подойдет для небольших одноэтажных строений.

На рисунке 3 представлена комбинированная система, базирующаяся на двухтрубной схеме подключения батарей отопления. Здесь для подачи теплоносителя и для обратки используются разные трубы, что снижает потери давления.

На рисунке 4 приведена схема, где красным цветом показан стояк подачи, а синим – обратка. Вверху схемы изображен радиатор, внизу – теплый пол.

В электрических системах для прокладки проводки используется кабель, нагревающий пол. Это устаревший вариант отопления, в настоящее время рекомендуется применять инфракрасные теплые полы (Рис. 5).

Все приведенные схемы работоспособны и могут быть использованы для подключения отопления в доме

Для корректной работы комбинированной отопительной системы важно правильно произвести монтаж и подключить радиаторы между собой. Для этого можно воспользоваться услугами частного прораба в Ростовской области.