Отопление

 

   Для начала важно понять задачи системы отопления дома. «Чего тут понимать?» - скажете Вы. «Отопление в доме должно вырабатывать тепло чтобы в доме было тепло.» Всё правильно. Вернее всё почти правильно, но вопрос несколько шире. Во первых важно понять, что основная задача системы отопления дома — компенсировать потерю тепла дома настолько, чтобы внутри этого дома была температура комфортная для проживания. Это +22 градуса. Законы переноса тепла таковы, что тепловая энергия всегда движется от большей величины к меньшей, то есть наш дом всегда отдаёт выработанное системой отопления тепло во внешнюю среду, на улицу. Чем ниже температура окружающей среды, тем интенсивнее идёт теплоперенос вовне, тем быстрее дом остывает. Мы можем замедлить эти процессы с помощью внешнего утепления стен, крыши, фундамента, окон и дверей. Но здесь важно понимать, что утеплять стены утеплителем толще 150 мм  уже почти лишено смысла (относится к климату г. Магнитогорска), так как каждые последующие 50 мм утепляющего слоя дают всё меньший теплосберегающий эффект, но при этом стоят немалых денег. Нужно тщательно подходить к проектированию дома, начиная от планировки и до системы вентиляции, тогда можно привести теплопотери дома к минимальным параметрам. Для того чтобы говорить о системе отопления, нужно понимать когда и сколько этого тепла нужно каждому конкретному дому, причём не следует забывать, что речь идёт не только об отоплении, но и о горячем водоснабжении (ГВС).

 

   Потребности ГВС

   В качестве примера для расчёта системы отопления и ГВС, возьмём проект Ловец Солнца 120-1-15 площадью 120 м2.

   И предположим, что в этом доме будет жить семья из 4-х человек - 2-е взрослых и 2-е детей. Для начала выясним потребности жильцов дома в горячей воде. По нормам потребления для каждого жильца нужно 85 литров горячей воды, температурой 60 градусов, в сутки, хотя на мой взгляд это излишне, так как моя семья точно тратит меньше,. Тем не менее 85 х 4 = 340 л. горячей воды, нагретой до 60С в сутки. Почему до 60? Почему не нагреть до 80, 90С? Дело в том, что вода поступает в дом из скважины или водопровода и может иметь разную степень жёсткости, то есть в составе водопроводной или скважинной воды, поступающей в дом, всегда присутствуют растворённые соли, в большем или меньшем количестве. И при нагреве поступающей воды больше 60С, начинается выпадение этих солей в осадок, то есть образование накипи. Так вот, для того чтобы система ГВС не зарастала накипью изнутри, греть воду выше 60С нежелательно. Далее... вода из скважины имеет температуру около 5 градусов., значит чтобы температура воды в ГВС стала 60С, нужно нагреть её на 55 градусов. Удельная теплоёмкость воды составляет 4,19 кДж(кг.К) Для нагрева 1 литра воды на 1 градус нужно потратить 4,19 кДж. Считаем 340л. х (55 гр. х 4,19 кДж) = 78 353 кДж. Переводим в киловатт-часы = 21,7 кВт*ч в сутки нужно потратить на нагрев ГВС. Умножим на 30 суток в месяце = 650 кВт*ч тепловой энергии понадобится для нагрева воды каждый месяц, или 7800 кВт*ч тепловой энергии за год. Если вы и ваша семья более бережливы, чем предлагают нормы потребления, то эта величина будет меньше настолько, насколько вам будет нужно.

 

   Теплопотери ограждающих конструкций

   Теперь посчитаем по отдельности годовые теплопотери стен, кровли, фундамента, окон, дверей энергии в Квт*ч. Учитывая высокие теплосберегающие характеристики домов проекта Ловец Солнца, получаем следующие теплопотери за один отопительный сезон : крыша — 1433,84 кВт*ч; стены — 4878,4 кВт*ч; фундамент — 2212,3 кВт*ч; окна — 9792,7 кВт*ч. Как видим, теплопотери через окна составляют больше половины всех теплопотерь дома. Эту величину можно ощутимо уменьшить при наличии тёплых ставен, которые будут закрываться в тёмное время суток. А зимой,  напомню, тёмное время суток это 14-15 часов. Сложим полученные величины — 18 317 кВт*ч понадобится дому проекта  120-1-15 за один отопительный сезон для возмещения теплопотерь через ограждающие конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Теплопотери через вентиляцию

   Давайте выясним, сколько тепла из дома унесёт с собой вентиляция за один отопительный сезон? Для этого воспользуемся не отечественным СНиП, который предлагает считать воздухообмен в доме исходя из площади и объёма помещений, а европейскими нормами воздухообмена в помещениях, которые предлагают исходить из того, что свежий воздух необходим не помещениям, а людям, в этих помещениях находящимся, или не находящимся. Европейские, в частности немецкие нормы воздухообмена предлагают следующие параметры — на 1 взрослого человека 32 м3 свежего воздуха в час, на 1 ребенка 15 м3. Это значит, что когда семья дома, воздухообмен должен быть максимальным, когда дома никого нет, то достаточно 15% смены воздуха для удаления различных запахов и выделений отделочных материалов, мебели, продуктов.

Для того чтобы посчитать теплопотери от вентиляции, нужно понять что такое эти самые теплопотери. Каждый час, который наша семья находится дома, нам нужно обеспечить поступление 32 м3 на каждого взрослого и 15 м3 на каждого ребенка свежего воздуха в дом. В сумме это составит 94 м3. Это значит что нам нужно впустить в дом уличный воздух через приточную вентиляцию, нагреть его до комнатной температуры и снова выпустить на улицу через вентиляцию вытяжную. Здесь мы рассматриваем процесс воздухообмена только с точки зрения энергозатрат. Подробнее о физике процесса воздухообмена читайте в разделе Вентиляция.

   Итак, каждый час когда вся семья дома, нам нужно, вне зависимости от уличной температуры впустить в дом и нагреть 94 м3 уличного воздуха. Предположим, что в среднем, вся семья проводит дома по 15 часов в сутки с учётом сна. Значит 94 м3 х 15 ч = 1410 м3 уличного воздуха нам нужно нагреть каждые сутки. В отсутствие людей, нам нужно обеспечить 15% воздухообмен от нормы, значит оставшиеся 9 часов в сутках нам нужно поступление в дом по 15 м3 в час или 135 м3 за 9 часов. Значит всего за сутки в среднем нам нужно обеспечить 1545 м3 свежего воздуха или          46 350 м3 в месяц. Чтобы нагреть 1м3 воздуха на 1 градус нужно затратить 1,005 кДж/(кг·к) или 0,0002791666666667 кВт*ч. Теперь умножим 46 350 м3 х  0,0002791666666667 кВт*ч = 12,9 кВт*ч тепловой энергии нужно чтобы нагреть месячный объём свежего воздуха на 1˚С.

 

   Но каждый месяц температуры отличаются, и отличаются значительно. Для того чтобы посчитать теплопотери от вентиляции для каждого месяца, нам нужно взять среднемесячные уличные температуры и выяснить сколько нужно тепловой энергии, чтобы нагреть необходимый объем воздуха за обозначенный период. Напомню, что уличный воздух нужно будет нагревать до 22˚С. Подставим данные в таблицу и узнаем ежемесячные и годовые затраты тепловой энергии на теплопотери от вентиляции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Годовые теплопотери от вентиляции составят 3 100 кВт*ч тепловой энергии. С учётом, дверей, сквозняков, недостатка контроля округлим до 3 500  кВт*ч.

 

Итого, годовые теплопотери :

 

1. Нагрев ГВС -  7800 кВт*ч;

2. Возмещение теплопотерь через ограждающие конструкции -  18 317 кВт*ч;

3. Теплопотери через вентиляцию - 3 500  кВт*ч.

 

   Суммарные теплопотери или потребности в тепловой энергии для дома проекта 120-1-15 общей отапливаемой площадью 120 м2, с проживанием в нём 2-х взрослых и 2-х детей, за один календарный год составят 29 617  кВт*ч.

Все элементы системы отопления, имеют разные свойства и характеристики, при этом они,  как взаимно дополняют друг друга так и составляют единое целое с конструкцией дома, которая, в свою очередь уже является первым элементом системы отопления.

 

1 — Солнечный пассив/ Массив пола и стен;

2 — Солнечный актив/ Солнечная печь;

3 — Люди;

4 — Печь/Камин;

5 —Доп. источник тепла/ Твердотопливный котёл/ Тепловой насос/ Газовый/  Электрический.

 

   1 — Солнечный пассив

 

​   Единственным источником энергии, а значит и жизни на Земле, является наше Солнце. Земля, вращается вокруг Солнца, по эллиптической орбите. Наклон земной оси вызывает смену времён года, в зависимости от приближения или удаления каждого полушария к солнцу. В северном полушарии, где  находится Россия, те дни, когда поверхность нашего полушария максимально близка к Солнцу, называется летним солнцестоянием и приходится на 20 — 21 июня, либо максимально далека, что соответственно является зимним солнцестоянием и приходится в аккурат на 21 — 22 декабря. 21 июня мы знаем как самый длинный день с самой короткой ночью, а 21 декабря — наоборот, как самую длинную ночь и самый короткий день. Чётко между этими календарными точками, находятся дни равноденствия -  дни, когда длительность дня и ночи — выравниваются. Это, соответственно — 21 марта и 21 сентября. Получение тепловой энергии от Солнца — максимально 21 — 22 июня. В дни солнечного равноденствия - 21 марта и 21 сентября, получение тепловой энергии, при схожих условиях облачности и температуры окружающего воздуха  должно быть примерно равным. А вот в день зимнего солнцестояния - 21 декабря,  выработка тепловой энергии стремится к минимуму.

 

   Потребности же отопления дома таковы, что летом, когда Солнце на пике, тепловая энергия дому практически не нужна, а зимой, когда дом нуждается в большом количестве тепла, Солнце слабое. Ка же быть? Как приспособиться к тому, что нам может дать Природа? Оказывается можно использовать высоту солнечной траектории - летом Солнце находится высоко от горизонта, а зимой — низко. Значит летом, поверхности горизонтальные нагреваются значительно сильнее вертикальных, а зимой наоборот, вертикальные поверхности получают больше солнечной энергии чем горизонтальные. Этим мы и воспользуемся. Сделаем наш дом таким, чтобы он мог максимально принимать осенне-зимне-весеннее Солнце, а летнюю солнечную энергию принимал в небольшом количестве. Это достигается правильным балансом внешних и внутренних вертикальных и горизонтальных поверхностей собирающих солнечную энергию.

 

   Суть Ловца Солнца уже понятна из его названия – Солнце нужно «уловить» в каменную ловушку и удержать его энергию в тяжёлых, каменных конструкциях дома. Как этого достичь? Сначала – ловушка: для того чтобы Солнце в дом зашло, нужно обширное остекление с южной стороны дома, высота которого должна быть рассчитана с учетом угла падения солнечных лучей зимой таким образом, чтобы они пронизывали весь дом, освещая и пол, и стены. Но летом эта задача меняется на противоположную – нужно не впустить в дом прямые солнечные лучи. Огромный плюс солнечного нагрева конструкций дома заключается в том, что начиная с осени, когда с каждым днём падает интенсивность солнечного излучения, так же, с каждым днём Солнце снижает свою траекторию движения относительно горизонта, и тем дальше заглядывает в дом. 21 июня, когда сила солнечного излучения максимальна, солнечный свет проходит по краю южного стеклянного фасада и не заходит в дом, а зимой, 21 декабря, Солнце находится так низко к горизонту, что пронизывает дом шириной 7 метров насквозь, и на 1,5 метра освещает внутреннюю часть северной стены. Вдумайтесь! С каждым днём убывающая энергия светила компенсируется большей площадью покрытия пола и бОльшим его участием в передаче тепла дому. Природа всё для нас предусмотрела. Пользуйся человек!

 

   В прямом, пассивном нагреве дома Солнцем участвуют три земных закона — тепличный эффект, переход волновой энергии в тепловую и способность материалов к теплонакоплению. Солнечные лучи - длинные инфракрасные волны и видимая часть солнечного спектра пронизывая космос и земную атмосферу  проходят через стекло и становятся короткими, и обратно, сквозь стекло выйти уже не могут, нагревая в помещении все предметы. В закрытом помещении, куда через стекло попадают солнечные лучи происходит  переход волновой энергии в тепловую и всё что находится внутри этого помещения постепенно нагревается, нагревая и воздух. При различных условиях, температуры подобных нагревов даже зимой могут достигать 100 градусов по Цельсию и выше. Накопить и удержать Солнечную энергию в доме призваны массивные каменные стены и пол, которые облицованы тёмным керамогранитом там, где на них падают солнечные лучи. Как уже говорилось выше, чем больше масса камня, тем выше показатель тепловой инерционности дома; тем больше он может взять тепла и тем дольше он его будет отдавать, прогревая комфортным для человека лучевым теплом весь дом, независимо от времени суток.  Соответственно, алгоритм действий такой – утром с появлением солнца над горизонтом, готовимся к приёму дневной порции солнечной энергии – открываем шторы, ставни или поднимаем роллеты. Всё, Ловец Солнца начинает принимать солнечную энергию. В течение дня, светило проходя над горизонтом полностью проникает в дом. Тёмный каменный массив (пол и стены) медленно нагреваются. Нагрев происходит тем выше, чем интенсивнее солнечное излучение. Вечером, когда Солнце садится, закрываем шторы, и для сохранения максимального количества тепла, закрываем внешние роллеты или тёплые ставни. Ночью, каменные пол и стены дома излучают на нас  тепло полученное за день. Это тепло называют по разному — волновое, лучистое, инфракрасное, радиационное. Суть от этого не меняется. Это то же самое, если летом, в конце дня когда село уже Солнце, вы присядете на какой-нибудь камень торчащий из земли. И он будет тёплый и будет греть вас. Солнце давно село, а вы ощущаете его тепло, которое камень накопил за день. В основе проекта Ловец Солнца лежит именно этот принцип.

 

   Выясним, сколько тепла в наше распоряжение может предоставить Солнце. Для этого воспользуемся данными о месячной и годовой инсоляции поверхности Земли. В таблице «Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации, кВт*ч/м2» найдём Петропавловск-Камчатский, как город находящийся на одной широте с Магнитогорском (53,3) и, соответственно, тождественным по количеству годовой солнечной радиации. Нас интересует строка - «Горизонтальная панель». Перенесём данные по каждому месяцу в нашу таблицу. В нижней строке укажем количество квадратных метров пола первого и второго этажей нашего дома проекта 120-1-15, на которые реально попадает Солнце в каждом месяце. В последней строке посчитаем, сколько энергии в месяц может получить массивный, керамогранитный пол нашего дома.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   За отопительный сезон, внутренние горизонтальные поверхности пола дома проекта 120-1-15 могут принять 11 128,2  кВт*ч солнечной энергии.

 

Теперь проведём те же расчёты с внутренними вертикальными поверхностями дома.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   За отопительный сезон, внутренние вертикальные поверхности пола дома проекта 120-1-15 могут принять 3014,7 кВт*ч солнечной энергии.

 

   2 — Солнечный актив

   Начиная с 22 июня, солнечная энергия с каждым днём идёт на спад, потому что Земля начинает находиться в той части своей орбиты, где расстояние от Солнца к поверхности нашего северного полушария постепенно увеличивается, а всё из-за наклона земной оси. Вторая половина августа на нашей широте уже характеризуется ощутимыми ночными понижениями температуры. Среднесуточная температура к концу августа приближается к 15-17 градусам. Всё чаще идут дожди, растёт влажность, которая в сочетании со снижающейся температурой делает  не комфортной среднесуточную погоду. Сентябрь, в зависимости от среднесуточной температуры, дождей, количества пасмурных и солнечных дней, уже может дать нам почувствовать некоторый дискомфорт в доме. Становится необходимым дополнительное тепло. Но осенью всё больше пасмурных дней. И нечастые солнечные дни не всегда могут помочь простым открыванием штор — Солнце ещё высоко и недостаточно глубоко заходит внутрь дома. Дополнительное тепло для дома нам может дать Солнечная Печь.

   Это солнечные коллекторы, размещённые внутри застеклённого пристроя к дому с южной стороны. Зачем строить отдельное, хоть и небольшое помещение для коллекторов, которые предназначены для того, чтобы работать на улице? Для того же, для чего задуман весь проект — для сбора солнечной энергии и создания положительной температуры внутри самой печи. Солнечная печь повторяет принцип дома в миниатюре — южное остекление, хорошее утепление с остальных сторон и всё внутри, на что попадают солнечные лучи в течении дня — чёрного цвета. Принципиальное отличие солнечной печи от дома в том, что дом должен быть теплоинерционным, а печь должна быть теплодинамичной. Сочетание этих правил вместе даёт удивительный по своей отдаче эффект. Принцип действия солнечного коллектора прост и понятен — Солнце нагревает чёрный абсорбер проходя через стекло коллектора и абсорбер, в свою очередь передаёт тепловую энергию теплоносителю, который переносит эту энергию в систему отопления дома. Но интересный эффект можно наблюдать, если коллекторы расположить не просто на улице, а в дополнительном узком помещении с южным энергосберегающим остеклением, слоем чёрного керамогранита для усиления тепличного эффекта и хорошо утеплённой северной стены. С помощью такой конструкции мы можем значительно усилить температурное давление оказываемое на коллекторы и, тем самым значительно усилить КПД солнечной системы. Обратите внимание на наш эксперимент с пустой солнечной печью проведённый нами в сезоне 2014 — 2015 гг. Температурный эффект превзошёл все ожидания.

 

   Что показал проведённый эксперимент? Во первых то, что интенсивность солнечной энергии в зимние месяцы достаточна для того, чтобы внести свой вклад в нагрев жилища, а во вторых — то, что подобная конструкция даёт возможность разместить внутри солнечные коллекторы, что существенно увеличит их производительность в зимние месяцы. Сложившееся мнение о том, что солнечные коллекторы почти бесполезны в средней полосе России, отчасти верно. 5-6 месяцев в году, с октября по апрель к снижению солнечного излучения добавляются низкие температуры, которые вкупе с ветрами съедают всё, что удаётся добыть солнечным коллекторам в это время. С помощью солнечной печи, мы можем дать им фору в 40-50 градусов. Бесплатно. Автоматически. С помощью всё того же Солнца. Но как быть тогда, когда на небе облачно, ведь количество солнечных дней в году у нас далеко не 100%. Если нет Солнца, будем мёрзнуть или греться дорогостоящим электричеством? Нам поможет бак-теплоаккумулятор, который находится внутри дома, заполнен водой и хорошо теплоизолирован. Зная потребности дома в тепловой энергии, мы можем посчитать как площадь солнечной печи, так и объём теплоаккумулятора. Причём можно рассчитать как 3-х суточной, так и 5-ти и даже 7-ми суточный бак аккумулятор. То есть можно рассчитать и изготовить систему, которая позволит за 1 солнечный день запастись солнечным теплом на 3, 5 или 7 дней отопления. Но нужно понимать, что с увеличением срока хранения солнечного тепла вырастает и объём теплоаккумулятора и площадь солнечной печи и, естественно, общая стоимость системы. Это стоит делать лишь в северных малосолнечных районах. В нашем же магнитогорском климате, где в среднем бывает 190-200 солнечных дней в году достаточно 3-х, максимум 5-ти суточной системы.

 

   На примере всё того же дома проекта 120-1-15, узнаем сколько тепловой солнечной энергии можно получить в месяц, в год... На том же сайте находим Петропавловск-Камчатский, и снова смотрим данные строки «Вертикальная панель», которые переносим в верхнюю строку нашей таблицы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За один календарный год, солнечная печь в вертикальном внешнем исполнении может принять 15 937,6  кВт*ч солнечной энергии.

 

   3 - Люди

   Человеческий организм можно сравнить с печью, которая, используя пищу как топливо , производит на 1 кг собственного веса 1,5 кКал в час. Взрослый человек весом 70 кг, в состоянии покоя излучает 105 кКал тепловой энергии в час и 2520 кКал в день, которых достаточно, чтобы вскипятить 25 литров воды. Попробуем прикинуть о каких величинах идёт речь? Например в этом доме живут 2-е взрослых (80 кг и 55 кг) и 2-е детей (30кг и 20 кг). Если 70 кг веса человека дают 105 кКал или 0,122 кВт*ч тепловой энергии в час, то суммарный вес семьи в 185 кг, даст 0,322 кВт*ч тепловой энергии за 1 час. Допустим, вся семья находится дома в среднем по 15 часов в сутки. (15 ч. х 0,322 кВт*ч) х 30 дней = 144,9  кВт*ч в месяц. За год эта величина составит 1738,8 кВт*ч.

 

   Сравним расходы

   Чтобы говорить дальше о системе отопления, я предлагаю вам сравнить условно-бесплатное получение домом тепловой энергии и все потребности дома в тепловой энергии — теплопотери ограждающих конструкций, горячее водоснабжение, теплопотери от вентиляции. Почему тепловую энергию человеческого тела и поступление солнечного тепла в дом я называю условно-бесплатной энергией? Да потому что она действительно бесплатна когда мы её получаем! Но чтобы таким образом получать её, нам нужно потратить средства на покупку и приготовление продуктов в первом случае и на техническую часть системы солнечного отопления во втором. Речь идёт о вещах само-собой разумеющихся. Если мы самым тщательным образом проектируем дом, которому нужно совсем немного внешней энергии, то даже тепло человеческих тел должно быть учтено и внесено в общую копилку. Что же говорить о Солнце?! Единожды спроектированный и построенный дом с единожды смонтированной солнечной печью и системой солнечного отопления будет стоить ощутимых материальных затрат, при этом обойдётся не дороже дома обычного, традиционного, но каждый день, месяц, год он будет давать вам значительную экономию.

В этой таблице мы соединим все предыдущие расчёты, с тем чтобы увидеть разницу между получением бесплатной тепловой энергии и всеми теплопотерями дома проекта 120-1-15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Что получается? Годовая потребность в тепловой энергии дома проекта Ловец Солнца 120-1-15 с отапливаемой площадью 120 м2 с учётом всех теплопотерь составляет 29 617 кВт*ч. Суммарное получение солнечной энергии за год, составляет 30 080,5 кВт*ч. Напомню что расчёты сделаны для города Магнитогорск, где в среднем 190-200 солнечных дней в году, но все эти показатели являются средними. Для сравнения — в ноябре 2014 года было 10 солнечных дней, в ноябре 2015 года всего 2. Поэтому, несмотря на отличные показатели солнечной системы отопления, в доме понадобится дополнительный источник тепловой энергии.

 

   3 — Печь-камин

   Как бы ни радовали нас перспективы солнечного обогрева дома, но увы, облачность, сырость, холод — нам в доме не нужны. Следующей ступенью нашей энергосистемы является печь-камин из стали или, что предпочтительней, из чугуна. Плюсов подобного решения - куча! Во первых невысокая цена. Во вторых — эффект камина, и топка со стеклянной дверцей в центре дома позволяет видеть живой огонь практически из любой точки дома. В третьих  - приготовление пищи. Существует масса моделей с конфорками для готовки и разогрева, и даже есть варианты с небольшой духовкой для выпекания хлеба. В четвёртых, это всё же печь, и она выдаёт 3-4 кВт тепла. Но, печь-камин по сути является буржуйкой, и для того чтобы использовать  нагревательные  умения этого устройства по максимуму, нужно спаривать её с отопительным щитком, который вам выложит любой грамотный печник из полнотелого кирпича. Отопительный щиток, с обязательным разделением на летний и зимний ход газов, позволит снять всё возможное тепло с печных газов, которые иначе, просто вылетели бы в атмосферу. В начале межсезонья, при резких похолоданиях, в любых ситуациях когда запускать основную систему отопления будет излишним, выручит печь-камин.

   Но так же вы можете выложить камин или кирпичную камин-печь. Только ни в коем влучае не устраивайте прямоточный дымоход. Если вы решили делать простой, открытый камин, то обязательно делайте ход печных газов через кирпичный отопительный щиток. Если же вы хотите сделать кирпичный камин-печь, то обратите внимание на печи Кузнецова.

 

   4 — Основной источник тепла и темперирование стен

   В качестве дополнительного и аварийного источника тепла, можно выбрать котёл, который работает на природном газе/электричестве/дровах/сжиженном газе/солярке/пеллетах/угле. Существуют котлы сочетающие в себе способность работать на разных видах топлива. Потихоньку появляются жутко дорогие тепловые насосы. Разнообразие же моделей котлов каждого производителя работающих на разных видах топлива не поддаётся описанию, и каждый производитель хвалит именно свои разработки, свои модели, свои котлы. Что выбрать?

Во первых нужно определиться с мощностью вашего будущего котла. В нашем случае, для 120 м2 отапливаемой площади, нам нужен котёл мощностью 8 кВт. Расчёты показали, что нашему дому, с его схемой утепления, на каждый час отопительного сезона  нужно в среднем 3,8 кВт. 8 кВт*ч это потребность дома в тепле на период холодной пятидневки (-35). Этого достаточно. Следующий вопрос — на какой вид топлива будем ориентироваться как на основной?

Предлагаю сделать анализ себестоимости кВт*ч для каждого вида топлива, и не только выяснить сегодняшнюю цену, но и попытаться оценить его перспективы лет так на 10 вперёд. Итак, стоимость 1 кВт*ч при его производстве с помощью разных видов топлива в 2015 году (по мере возрастания):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Не знаю как для вас, а для меня очевидно, что последние три позиции — сжиженный газ, дизтопливо и электричество рассматривать в качестве топлива для отопления своего дома, мягко говоря — неразумно. Рассмотрим оставшиеся варианты. Конечно, на сегодняшний день альтернативы магистральному газу не существует - всего 50 копеек стоит один произведённый кВт*ч. Но не будем обольщаться. Сегодня, в декабре 2015 года, внутренняя цена за 1000 м3 природного газа для населения России составляет в среднем 5500 рублей, или 77 долларов США. Это сегодня. Правительство нас честно предупреждает, что к 2018 году мы будем платить рыночную стоимость голубого топлива. По сегодняшним меркам это 340 доллара США за тысячу кубов. Это в 4-5 раз дороже чем сегодня. Значит стоимость кВт*ч энергии произведённого из природного газа составит 2,5-3 рубля. Сегодняшняя дешевизна газа оправдывает обычно высокую стоимость прокладывания газопровода до объекта и высокую стоимость подключения. А завтра? При этом, не забывайте о ещё одном недостатке магистрального газопровода — при сильных холодах происходит повышенный отбор газа из трубы потребителями, давление в газопроводе соответственно падает и котлы работающие на газе останавливаются. Вот пример из жизни в качестве подтверждения...

 

   Пример из жизни

   «Дом в 20-ти км от Московской кольцевой автодороги. Вышел из строя шунтмотор, который управляет трехходовым вентилем, автоматически регулирующий подачу тепла в систему отопления. «Шунтмотор, - сказали бы некоторые, - являет собой простейшее устройство с электрическим шаговым двигателем и передачей из нескольких пластиковых шестерёнок, ну проще некуда!» Действие: звонок в весьма авторитетную московскую фирму по обслуживанию котлов.

   Сцена первая: через 3 дня приехал мастер. Осмотр - демонтаж.  Диагноз: на складе такого изделия нет. Через неделю заберём со склада другой фирмы, с вас 160 евро. Действие: визит на фирму для оплаты 160 евро.

   Сцена вторая: через 8 дней приехал мастер. Попытался поставить… Диагноз: деталь не подходит, невнимательно посмотрели на каталожный номер. Этот котёл был привезён из Финляндии, а обычно шведские котлы к нам импортируются из Германии. Шведские котлы из Германии комплектуются не такими шунтмоторами, как шведские котлы из Финляндии. Этот не подходит. Мастер уезжает. Переговоры с фирмой, поиски и заказ детали со складов из Швеции. Цена - 240 евро, срок поставки 3 недели.  Действие: визит на фирму для доплаты 80 евро.

   Сцена третья: через 25 дней приехал мастер.  Диагноз: деталь сломалась оттого, что она упирается в другую трубу. Нужно передвинуть эту трубу - дополнительная работа – 80 евро. Действие: визит на фирму для оплаты 80 евро.

   Сцена четвёртая: через 7 дней приехал мастер. Попытка в одиночку открутить трубу ничем не кончилась. Диагноз: приедем на следующей неделе с напарником, тогда сделаем!

   Сцена пятая: через 5 дней приезд с напарником – замена детали.

 

   Резюме: 48 дней, 5 приездов мастеров, 3 визита на фирму, 480 евро - замена простейшей пластиковой (не золотой) детали европейского производства!?!?"

Андрей Курышёв

 

   "О такой практике обслуживания поборники экологии догадываются? Сколько берёзовых дров или угля можно купить у нас на 480 евро? Энтузиасты, окрылённые идеей экономии топлива, умалчивают, что за уменьшение энергопотребления придётся заплатить многократным усложнением технических систем, это уменьшение обеспечивающих. Отныне забота о добывании топлива сменится ещё большей заботой – настоящей головной болью об эксплуатации и ремонте, о поиске экзотических запчастей, номенклатура которых исчисляется сотнями, а география происхождения – весь земной шар. Многие изделия просто уникальны. Тут идеи энергонезависимости с первого взгляда, созвучные идеям жизнестойкости, входят с ними в прямое противоречие. На поверку энергоавтономный дом хрупок, как хрустальный дворец. Любая поломка или неисправность его сложных, начиненных электроникой и пластмассой инженерных систем, может привести к катастрофе. Выход из строя или неправильная работа одной системы по принципу домино дезориентирует автоматические системы управления домом, которые могут отреагировать на это непредсказуемым образом.

 

   За последний век, многократно перевернувший всё и вся с ног на голову и обратно, технический «прогресс» не привнёс в частный дом никаких новых высоконадёжных (жизнестойких) инженерных систем. Говоря о надёжности, я не имею ввиду количественные показатели, такие как время наработки на отказ, статистика сбоев и прочее, я говорю о качественной стороне вопроса. Одно дело сложная механическая система - другое дело печь, сложенная из камня.

Тут как у Вини Пуха – «вот горшок пустой – он предмет простой, он никуда не денется, и оттого, и оттого, он очень сильно ценится!» Пустой горшок – горшок без меда - это система отопления без электромеханической начинки – Печь. Надёжность печи, сложенной из камня, несопоставима с надежностью любой даже самой совершенной технической системы. Сами подумайте, что может случиться с печью вдруг? В худшем случае она треснет - замажете щель глиной, от этого она греть не перестанет! Тоже, но в меньшей степени, можно отнести к системе отопления с естественной циркуляцией. Худшее, что реально может случиться, это течь, которую придётся побороть. Практика показывает, что такие системы неприхотливы и работают на простой воде без всякого техобслуживания много десятилетий. А хорошие печи живут века! От чего ушли, к тому вернулись: печи, или система отопления с естественной циркуляцией, утеплённый дом с энергосберегающими ставнями, и запас дров или угля на зиму, таковы наши российские реалии. Поверх этого, что угодно, любое техническое чудо, только чтобы не мешало…

 

   Резюме: немец придумает, а русскому человеку мучайся! Такой умный экодом может нормально эксплуатироваться исключительно в развитых странах, густонаселённых передовыми технологиями, а в нашей глуши он вымерзнет, как мамонт, при простейшей неисправности, устранить которую будет просто некому. Живя среди лесов, проще лишнее полено в печку метнуть, чем весь этот инженерный экзотариум строить и обслуживать. Дом в России должен быть простым, надежным и эффективным!"

источник www.izba.su

 

   Теперь о том, как это применить в отоплении дома? Расчёты показали, что максимальной эффективности солнечные коллекторы достигают если использовать их в низкотемпературной системе отопления. Низкотемпературная система отопления (30-45 градусов) гораздо лучше и выгоднее в эксплуатации, чем традиционная высокотемпературная (70-90) система. Во первых, нужно значительно меньше энергии для нагрева теплоносителя до 30-45 градусов. Во вторых, использование правильно расположенного высокотемпературного тепла гораздо экологичнее для людей и гораздо здоровее для дома. Вместо раскалённых батарей постоянное мягкое тепло на уровне плинтуса. В нашем случае, мы используем 35 градусный теплоноситель для тёплых полов, а 40-45 градусный для темперирования внешних стен.

 

   К вопросу о тепловых насосах

   Тепловой насос это электроэнергия. Большой плюс теплового насоса в том, что для получения тепловой энергии например в 10 кВт, ему нужно всего около 2 кВт электричества. Потом, он работает как холодильник — поработал — отключился. Понизилась температура в доме, сработала автоматика и он опять включился. В среднем он работает около 7-8 часов в сутки. Сегодня уже продаются тепловые насосы с КПД от 500 до 700%. Это значит, что на каждый кВт затраченной электроэнергии, тепловой насос позволяет получить до 7 кВт. Например, 10 кВт-ный теплонасос, работая 8 часов в сутки для поддержания заданной температуры (+22) израсходует 10,5 кВт  произведя при этом 64 кВт*ч тепловой энергии. Серъёзными недостатками тепловых насосов является высокая начальная стоимость оборудования и монтажа - 1-1,5 млн. рублей, ограничения по земельному участку и постоянная зависимость от электросети, ведь без электричества тепловой насос не работает.

 

   Давайте пересчитаем посчитанные нами ранее теплопотери нашего дома в 120 м2 на предмет обогрева дома одним тепловым насосом, без учёта Солнца. Напомню, годовая потребность в энергии для обогрева 29 617 кВт*ч. Для того, чтобы произвести это количество тепловой энергии, тепловому насосу понадобится 4 200 кВт электроэнергии. 4 200 х 3,5 руб. = 14 700 рублей за отопительный сезон. Отопительный сезон у нас длится 7 месяцев, значит в среднем получается 2100 рублей в месяц за отопление дома 120 м2. Неплохой результат.  Но мы понимаем, что к 2018 году изменится не только стоимость газа, но и стоимость электроэнергии, так как часто напрямую зависит от газа. В своих прогнозах, хотя лучше это будет назвать предупреждением населения, МинЭкономРазвития предупреждает, что к 2018 году мы будем платить полную, рыночную стоимость за энергоносители. А это в 4-5 раз больше. Так что, даже такое небольшое количество внешней электроэнергии ощутимо облегчит карман.

 

   И не забудем вопрос окупаемости. Даже в обычном, традиционном доме, со средней площадью 120-150 м2, в котором каждый отопительный сезон обходится в 35-40 тысяч рублей, тепловой насос будет окупаться не меньше 30 лет. А в доме проекта Ловец Солнца — не меньше 100 лет. Даже если вы тщательно следите за своим здоровьем, дожить до того момента, когда окупится ваш тепловой насос, вам не удастся. Поэтому, лучшее на мой взгляд дополнение к солнечной системе отопления — твердотопливный котёл.

 

   5 — Твердотопливный котёл (ТТК)

   Исходя из концепции надёжности, жизнестойкости и неубиваемости, в систему отопления обязательно должен быть интегрирован твердотопливный котёл. Несмотря на то, что у вас установлено в качестве головного устройства — газовый/электрический/тепловой, дублируйте основной источник тепла котлом твердотопливным. Пусть он займёт сколько-то места в котельной и будет запараллелен с основным. Случись чего, повернули 2 крана, и ваш твердотопливный дублёр становится спасителем. Причём, покупать один универсальный котёл работающий на дровах и на газе я бы не советовал. Как показала практика, для того чтобы запустить котёл на газе после дров, нужно тщательнейшим образом чистить топочную часть от сажи и смолянисто-дегтярных отложений. Иначе газ будет гореть неустойчиво и всё время гаснуть. А тщательная чистка займёт 3-4 часа. Оно вам надо?..

 

   После долгих поисков подходящего котла для первого Ловца Солнца (2013-2014 гг.) мне повезло встретить производителя твердотопливных котлов в Магнитогорске. Почему повезло? Да потому что буквально перед этим чуть не угораздило нас с заказчиком купить чугунный 12 киловаттный чешский котёл Viadrus U22C. Недостатки импортного чугунного чуда — во первых,  хрупкость чугуна и как следствие полная зависимость от цепочки продавец — дилер — дистрибьютер — производитель. В сети есть истории о том, как в морозы, вдруг неожиданно потёк чугунный котёл и пришлось покупать такой же в соседнем городе... В общем, при всей привлекательности и плюсах чугуна, стоит признать, что в подобной ситуации вы сделать ничего не сможете. Чугунный котёл при проблемах с чугунной рубашкой неремонтопригоден в полевых условиях. Только полный разбор и замена проблемных или бракованных частей. Так же, при небольшой мощности, а 12 Квт — это небольшая мощность, размер топочной части чешского котла такой, что топить его можно только карандашами. Глубина топки всего 330 мм. Дрова такой длины в России нераспостранены. Это значит, что вы будете покупать обычные поленья длиной 50-60 см и пилить их пополам, или будете заказывать для себя дрова короткие. Конечно это будет дороже. Всё что из ряда вон — дороже. Третье — стоимость. Теперь о нашем выборе — ТТК котёл «Ротан 10»  производства магнитогорской компании ИТЦ «Аркаим» т. +7 906 898 0371. Достоинства Ротана — выполнен из листовой стали, при этом, водяная рубашка не нагревается выше 80 С. Первые котлы служат с 1998 года. Топочная площадка имеет ступенчатую форму и не коксуется продуктами горения в отличии от площадок ровных. Топочная часть футирована огнеупорным кирпичом, так что котёл тяжёлый. Работает на всём что горит — дрова, уголь, кокс, отработанное масло, бытовой мусор. Большая топочная камера под дрова 50-60 см. Механическое энергонезависимое управление процессом и длительностью горения. Неприхотлив в обслуживании. Даже если через годы эксплуатации где-то что-то потечёт, ремонтируется на месте с помощью сварочного аппарата. Котёл действительно достойный, и это наш выбор.

 

   Итак, мы будем догревать дом с помощью Солнца и дровяного котла. Докатились, скажете вы, на дворе 21-й век, а вы нам предлагаете отапливать дом дровами?! А как же компьютеры, датчики, управляющие программы? Человек летает в космос как к себе домой, а вы нам сообщаете такую новость, что дом будущего нужно отапливать дровами? Да вы в своём уме?!!! …Компьютеры, новейшие технологии, интеллектуальные системы типа «Умный дом» - это всё конечно здорово! Я слышал, что последний писк в управлении домом, это уже не голосовое управление, когда вы командуете технике, чего включить, а чего выключить, а управление глазами, взглядом… а на подходе говорят техника, которая управляться будет мыслью человека! Вот здорово! Вот это я понимаю!.. Но есть один нюанс. Незначительный. Что будет со всей этой техникой без электричества? Да фиг с ней с техникой, что будет с вами, с вашими детьми, если электричество пропадёт ну хотя бы на неделю? Примеров – предостаточно. И как начинает ощущать себя современный человек в современном доме в котором в сильные морозы остановился «умный» газовый котёл, импортный разумеется.

 

   Так чем будете обогревать дом в такой ситуации? Буржуйку притащите и будете топить её ламинатом? Так он не горит, открою вам секрет. Количество техногенных катастроф растёт сегодня каждый год в геометрической прогрессии. Всё чаще можно увидеть ситуации, когда причины технических аварий возникают из эдакого «стечения обстоятельств». Яркий пример – ледяной дождь в Москве зимой 2011-го. Так вот, можно по прежнему уповать на всесильность и всемогущество разума человеческого, но, по моему очевидно, что сегодня благоденствие нынешней нашей цивилизации весьма уязвимо и находится в очень хрупком равновесии. Теперь представьте, что вдруг батареи в вашем доме начали остывать… вы включаете в розетку обогреватель, а он молчит… Чем вам поможет в такой ситуации умный котёл из Германии? И чем вы будете отапливать свой дом?Вспомним традиционную русскую избу (но не как образец для подражания, ведь энергоэффективность русской избы была не на высоте, а в качестве достаточно оптимизированного теплового механизма для своего времени, с помощью которого и выжили наши предки). Где печь стояла? Почти в центре дома, вернее ближе к северной стене. Так вот, русская изба… печь в центре или около него. На улице трещит мороз, а в избе трещат дрова)) – шутка. В избе жара, но посмотрите, углы не прогреваются, и даже покрыты изморозью. Чем сильнее мороз, тем больше изморозь в углах, тем больше тепловой дискомфорт. Позже, даже в небольших домах стали ставить 2 печи – одна основная, а вторая дополнительная, для пиковых морозов, чтобы «снять напряжение»  с замерзающих углов. Дальше больше – появляются системы отопления с помощью труб, по которым бежит теплоноситель; дальше – газ, электричество, электроника, «Умный дом»… И вот уже почти в каждом доме стоит мигающее цветными огнями, пыхтящее и пожирающее газ чудо, под названием современный газоотопительный котёл…  Я не говорю о том, что стоит это чудо заморской техники порой столько, что на постройку дома может хватить. Я лишь скажу, что такой метод отопления сегодня крайне ненадёжен.

 

​

   Системы отопления жилища совершенствовались, и постепенно, шаг за шагом, человечество прошло путь от простого очага, до современных систем отопления… Как известно, лень двигатель прогресса, и конечно, современный котел комфортнее в эксплуатации для рядового пользователя. Комфорт комфортом, но положа руку на сердце, ответьте сами себе – что надежней?

Так чем топить? …Именно, дровами…  Как же так, могут спросить поборники зеленых технологий – ведь сжигать для обогрева дрова это неправильно? Где же здесь забота о природе? С одной стороны верно. Можно сжечь все леса за пару сотен лет, как это произошло в Европе в своё время, и чего оставим детям и внукам? Что касается дров – во первых, в нашем проекте мы не греем дровами дом 7 месяцев в году, а подогреваем его. Лишь 2 месяца – с начала декабря, до конца января печь становится нашим основным источником тепла. Во вторых, Ловец Солнца является настолько тёплым по своей сути домом, что ему нужно значительно меньше энергии для поддержания теплового комфорта во время отопительного сезона, чем традиционным домам. В третьих – что такое дрова, задумаемся. Это по сути своей, настоящий сезонный тепловой аккумулятор, который дала нам природа. Весной всё расцветает, зеленеет, растёт. С помощью солнечной энергии, в листве протекает процесс фотосинтеза, растения, деревья растут. Внимание, ещё раз – деление клеток и рост растений происходит при непосредственном участии Солнца. Так вот, каждое лето, Солнце приносит на землю огромное количество энергии. Значительная часть этой энергии идёт на рост растений. Как вы думаете, если попробовать посчитать, какой объём древесины прирастает ежегодно на планете, какая это будет цифра?  Это ли не тепловой годовой аккумулятор, где солнечная энергия сублимирована в древесине, и природа каждый год пополняет запасы. Я сейчас не говорю о варварском истреблении лесов человеком. Это грустно, но у меня другая задача. Я вижу, что этот дом может тратить в отопительный сезон в разы меньше энергии, чем традиционный. И считаю своим долгом убедить в этом как можно большее количество людей. Нам, сегодняшним, нужно учиться у природы и в сотрудничестве с ней смотреть в завтрашний день. Молодцы финны, их умение планирования и воспроизводство лесов даёт ощутимые результаты – рост лесов у них, уже значительно превышает потребление, тем более что для своей лесной промышленности они используют древесину привезённую из России, а свою — берегут. Нам нужно учиться давать природе больше чем берём.

 

   Итого  (что имеем в результате)

   Любой дом проекта Ловец Солнца имеет в своём энергообеспечении целый ряд конструкционных и технических решений, обеспечивающих минимизацию расходов связанных с эксплуатацией, и особенно расходов на поддержание теплового комфорта. Стены и пол дома кроме своих конструкционных и ограждающих качеств, являются важным элементом системы отопления, обеспечивая жильцам качественное лучевое тепло. Точно так же, как планета Земля получает и накапливает в своей толще тепло Солнца летом и остывает, то есть отдаёт тепло зимой, Ловец Солнца получает и накапливает Солнечную энергию в своих массивных конструкциях и в теплоаккумуляторе, и потом, медленно излучает полученное тепло на своих жильцов. В пасмурные осенние дни, если вдруг тепла стен становится недостаточно, мы можем затопить печь-камин в самом центре дома, или включить тёплые полы и прогреть пол низкотемпературным теплом от солнечной печи и теплоаккумулятора. В зимние месяцы, в помощь Солнцу подключится твердотопливный котёл. Все источники тепла соединены с тепловым аккумулятором — хорошо утеплённой ёмкостью находящейся внутри дома. Основной источник тепла к которому подключен дом — Солнце, и вы видите, как вариативно отопление Ловца Солнца, и сколько возможностей и сочетаний этих возможностей в обогреве дома оно предоставляет. Кроме всего прочего, одним из важнейших качеств системы отопления Ловца Солнца является то, что система эта простая, надёжная и жизнестойкая, то есть не подведёт вас в любых жизненных ситуациях.

 

 

Поликарпов Евгений

2015 г.