Энергосберегающая вентиляция, кондиционирование и отопление

Инженерные системы индивидуальных домов

В настоящем описании инженерных систем будут приведены рекомендации по их устройству,  основанные на опыте, приобретенном практикой проектирования, монтажа, пуско-наладки и эксплуатации в Ленинградской, Новгородской и Псковской областях Северо-Западного региона. Основной инженерный подход к  выполнению работ – ориентация на разумно достаточные технологии и комплектацию оборудования, проверенные многолетней успешной эксплуатацией объектов.

Здесь, к счастью, или, к сожалению, Вы не встретите «Нано, Лохо и пр.» технологий, способов получения из 1 кВт затраченной энергии 20-100 кВт тепла или, тем паче, электроэнергии; никаких вечных и все очищающих  фильтров. Короче говоря – никаких фокусов из карманов и шляп.

Надо учитывать то, что от многих инженерных вещей далеко не всегда в восторге дизайнеры по интерьеру домов, по ландшафту, но да что тут поделаешь, жить то ведь хочется в нормальных условиях. А дизайнеры называются так потому, что они не художники, и их прямая обязанность – красиво вписывать инженерное оборудование в интерьеры и ландшафты.

Настоящее описание инженерных систем выполнено простым языком для людей без специального инженерного образования и без излишних технических сложностей. Задача состоит в том, чтобы дать представление о том, как правильно организовать нормальные жизненные условия для проживания в индивидуальных домах.

Системы водоснабжения

Системы топливоснабжения

Системы Автономного Газоснабжения (АГС)

Теплогенераторные установки, в том числе, и котлы

Инженерное оборудование на участке

Итак, Вы приобрели или собираетесь приобрести участок земли для постройки индивидуального дома. С чего начать? Конечно, Вы уже думали, как и где расположить на участке строения (дом, баня, подсобные строения и т.п.). Это самая приятная часть начала создания своего индивидуального «гнездышка».

Однако, при планировке участка, нельзя забывать и об инженерном оборудовании, которое необходимо для обеспечения комфортного проживания.

Системы водоснабжения

Начнем с источника жизни – воды или, в нашем случае, – системы водоснабжения. Хорошо, если к вашему участку можно подвести городское или муниципальное водоснабжение. А, если нет? Тогда одни из первых ребят на Вашем участке должны появиться те, которые определят место расположения скважины или колодца. Такое место, особенно на Карельском направлении, может оказаться единственным и расположенным в самом неудобном месте. Следует отметить, что скважину или даже колодец можно, при определенных условиях, устроить внутри дома, например, внутри цокольного  этажа. Это дает свои преимущества: не требуется прокладывать трубы в траншеях и в теплоизоляции под землей, думать о местах ввода трубопровода в дом (требуют дополнительную изоляцию или обогрев ленточными обогревателями); насосное оборудование дешевле и работает в лучших условиях при эксплуатации и др. Есть, конечно, и недостатки такого внутреннего источника – основной из которых, это организация чистки скважины при необходимости.

Насосная станция, установленная на артезианской скважине

Следующая неприятность, с которой Вы почти наверняка встретитесь – это необходимость очистки этой воды до определенных кондиций. Необходимо взять пробы воды и сдать их на химический и прочий анализы. В зависимости от результатов анализов надо будет подбирать оборудование химической подготовки воды. Слава богу, сейчас таких организаций полно и можно даже сравнить предложения от нескольких из них. Вот теперь можно подбирать насосную установку для системы водоснабжения. Надо учитывать, что в ее состав неплохо было бы включить и бак гидроаккумулятор, который исключит гидроудары и слишком частое включение-выключение насоса. Рекомендуемое давление для системы внутреннего водоснабжении – 2 кгс /см² (для домов высотой в 2 – 3 этажа). 

Насосная станция с гидроаккумулятором для подачи воды из колодца (скважины)

Для того, чтобы хватало воды на хозяйственные нужды, необходимо определить так называемый «дебет» скважины (колодца). Это, грубо говоря, разница между тем сколько воды поступает в скважину за сутки (час), и  сколько воды Вы расходуете за те же сутки (час).  Таким образом, может оказаться, что Вам не хватает воды от одной скважины на хозяйственные нужды. 

Правильно, конечно, иметь проект водоснабжения с соответствующими расчетами, т.к. должны учитываться сопротивления трубопроводов, фильтрационной установки, глубины всасывания и т.п.

Дебит

материал из Википедии — свободной энциклопедии:

Деби́т - объем воды, стабильно поступающий из некоторого естественного или искусственного источника в единицу времени. Дебит является основной характеристикой источника (буровой скважины, трубы, колодца и т. п.), определяющей его способность воспроизводить воду. Дебит зависит от связей с прилегающими водоносными слоями, истощения этих слоёв, а также сезонных колебаний грунтовых вод.

Дебит жидкости

Деби́т сква́жины — объем воды, добываемой из скважины за единицу времени, выражается в л/с или м³/с, м³/ч, м³/сут.

Колодец

Самый простой способ обеспечить дом водой - это выкопать колодец. Глубина колодца обычно 10- 15 м. Устройство колодца на сегодня – самый дешевый способ нормального водоснабжния. Собственно говоря, на этом его достоинства и кончаются. Максимальный часовой расход от колодца составит около 150 - 200 л воды в час. Такого расхода воды в принципе хватает для обычных хозяйственных нужд. Однако следует учитывать, что при современных требованиях к водоснабжению дома: стиральная и посудомоечная машины, ванны, душевые кабины, санузлы, бани и т.п., воды скорее всего не хватит при одновременном пользовании нескольких вышеуказанных сантехнических приборов. Как правило, водоснабжение от колодцев – это для домов без “особых претензий”. Кроме того, в колодезной воде могут содержаться всевозможные вредные примеси, начиная бактериями и заканчивая нитратами, нитритами и тяжелыми металлами. Поэтому использовать колодезную воду для питьевых целей можно только ее очистки. Степень, способ, а, соответственно и стоимость очистки воды, определяется после проведения химического и бактериологического анализов воды. Причем анализы эти рекомендуется периодически повторять, так как нет никакой гарантии, что пригодная на сегодняшний день для питья колодезная вода останется таковой и в будущем.

Другой способ организации автономного водоснабжения загородного дома - бурение скважины. Тут возможны варианты.

Самая простая скважина - до четвертичного, или так называемого песчаного водоносного горизонта. В Ленобласти ее глубина составляет от 15 - 30 м до 100 и более на Карельском перешейке. Расход воды такой скважины может доходить до 1,5 м 3 в час, что в принципе покрывает водопотребление одного дома при условии, что Вы не будете одновременно поливать огород, наполнять бассейн, стирать и принимать душ.

Системы топливоснабжения

Следующая вещь, о которой необходимо подумать заранее – это вид топлива для обеспечения нужд отопления и горячего водоснабжения дома, или система топливоснабжения. Хорошо, если к вашему участку можно подвести городское или муниципальное газоснабжение, т.е. природный газ – самый дешевый вид топлива на сегодняшний день. А, если нет? Тогда необходимо определиться с видом топлива, которое будет использоваться для обогрева дома.

   С природным газом все ясно: проект, подводка газа, ГРП (газораспределительный желтый ящичек около дома, счетчик газа и пр.). Потребуются документы на газовый котел, который Вы собираетесь устанавливать. В итоге, через какое-то время у Вас для отопления появится самый дешевый вид топлива. Однако очень часто оказывается, что сначала «нет возможности для подключения», а ближайшая реальная точка подключения находится в 2 -20-200 км от Вашего дома, а каждый метр надземного газопровода  стоит от 3 000 до 5 000 руб.(подземный примерно в 3 раза дороже), а согласования, а еще «то и это», и т.д. и т.п. И за все надо платить. Очень часто все это становится неподъемным для нормальных людей. При всем этом, стоимость природного газа растет каждый год, как, впрочем, и остальных видов топлива.

В Московской области намного дешевле и выгодней устанавливать Системы Автономного Газоснабжения (АГС).

Системы Автономного Газоснабжения (АГС)

Такая система позволяет от заправки до заправки жить автономно и дает возможность обеспечивать дом отоплением, горячим водоснабжением и, даже электроэнергией – от газогенератора. Сжиженный газ (смесь пропана и бутана) дороже природного газа примерно в 2,5-3 раза, но при этом теплотворная способность сжиженного газа в 2,5  раза больше природного, т.е. расход его на 1 кВт энергии меньше чем природного газа.

   Автономная газификация частного дома – самый комфортный, простой и быстрый способ решения проблемы автономного отопления, снабжения дома горячей водой и электроэнергией. Для автономной газификации применяется подземный резервуар – газгольдер, который располагается на участке дома и заправляется сжиженным газом один-два раза в год с помощью небольшого автомобиля-газовоза, который может подъехать даже, если дом расположен на небольшом участке в дачном кооперативе с узкими улицами.

Автономная газификация «под ключ» любого частного дома может быть выполнена в реально короткие сроки. Стоимость автономного газоснабжения, как правило, минимум в два раза ниже стоимости газификации магистральным природным газом.

   При планировке участка необходимо учитывать требования к расположению емкости для сжиженного газа. Одно из основных требований – это то, что емкость должна быть расположена не ближе 10 м от любого жилого строения. Следующее требование – подземный газопровод должен иметь уклон в сторону емкости для того, чтобы образующийся при транспортировке газа конденсат стекал в колодец-конденсатосборник. Этот конденсат по мере накопления забирается и вывозится автозаправщиком. Эти и другие технические требования учитываются при проектировании автономного газоснабжения. Такой проект необходим еще и по тому, что при заключении договора о поставке сжиженного газа он проверяется и регистрируется газоснабжающей организацией в обязательном порядке. Без проекта не будет поставок газа.

Выход газопровода из-под земли выполняется стальной трубой. Газовый запорный вентиль устанавливается на высоте 300 – 500 мм от уровня земли для того, чтобы зимой иметь доступ к нему для перекрытия поступления газа в дом, например, в случае пожара.

Внутридомовой газопровод по российским требованиям должен быть выполнен и стальной трубы и должен быть доступен для технического осмотра, т.е. никакой скрытой проводки не допускается.

Это не обязательно должна быть привычная для нас водогазопроводная стальная труба. Существуют специальные сертифицированные гофрированные тонкостенные трубы из нержавеющей стали в желтой оболочке или без нее. Возможны и другие варианты, но обязательно с соответствующими сертификатами и разрешениями Газнадзора. Все эти и другие требования учитываются при выполнении проекта внутреннего газоснабжения дома.

   Газопровод от емкости к дому прокладывается под землей на глубине ниже глубины промерзания грунта для данной местности (в нашем регионе это – 1,5 – 1,6 м). Трубопровод для частных домов, как правило, применяется из специальных полиэтиленовых труб для газа диаметром 50 мм. Газопровод от емкости к дому прокладывается под землей с уклоном в сторону емкости для стекания и сбора конденсата. Сам газопровод представляет собой целиковую полиэтиленовую трубу без стыков, кроме мест подсоединения к емкости, к колодцу (ам) сбора конденсата и места вывода из-под земли к дому. Почему к колодцу (ам)? При длине газопровода более 10-15 м необходимо производить расчет по количеству образующегося конденсата и ставить дополнительные колодцы сбора конденсата, что обязательно входит в состав проекта газоснабжения.

Емкость для сжиженного газа закапывается в землю так, чтобы заправочная горловина торчала из нее на высоту примерно 100 мм (предусматривается инструкцией по монтажу завода-изготовителя). Размеры котлована для самой применяемой емкости 4,8 м³ примерно, длина – 6 м, ширина – 4 м, глубина – 3,5 м.

На дно котлована насыпаются песок и щебень, затем они утрамбовываются. На эту подготовленную под установку поверхность устанавливается железо-бетонный блок или заливается бетонный фундамент под емкость.

Затем устанавливается сама емкость для сжиженного газа, и ее основание приваривается к  железо-бетонному блоку. Это необходимо для того, чтобы грунтовые воды не выпирали емкость из-под земли как поплавок на рыбалке. Емкость для сжиженного газа представляет собой стальной сосуд, работающий под давлением. Для увеличения срока службы (30-50лет) емкости покрываются антикоррозионной защитой. Однако при реальной эксплуатации под землей существуют условия (например, кислые почвы, болота, грунтовые воды и т.п.), при которых опасность и скорость коррозии резко увеличиваются. Для предотвращения этого влияния применяется пассивный метод электро-химической защиты: в зависимости от свойств грунта при проектировании подбирается необходимое количество средств магниевой анодно-катодной защиты. Соответственно, например, для песчаных грунтов ее требуется меньше, чем для болотистых почв. Мешки с защитным магниевым составов закапываются вокруг емкости и соединяются проводами со специальной клемной коробкой, расположенной в доступной для обслуживания заправочной горловине. Состояние этой защиты проверяется по сопротивлению изоляции специальным прибором. Также, вокруг емкости устраивается контур заземления и средства молниезащиты.

После установки емкости и монтажа газопровода производят осмотр и испытания емкости и газопровода. Испытания проводятся сжатым воздухом. По окончании успешных испытаний емкость и трубопровод засыпаются сыпучим грунтом.

Доставка газа владельцам систем автономного газоснабжения производится автотранспортом. Длина заправочного шланга – 20–25 м, по запросу машина приезжает с двумя шлангами, и общая длина их составляет 40-50 м. Это позволяет производить заправку с подъездной дороги без въезда на территорию участка. Доставка сжиженного газа производится следующим образом: газ заливается из хранилища в газовоз, производится доставка газа клиенту, аттестованный специалист производит осмотр и проверяет исправность резервуара и газового оборудования емкости и выполняет заправку. Газовоз для индивидуальных установок имеет небольшие размеры для того, чтобы быть маневренным на узких улицах и въездах на участки и проходимым, т.к. у большинства клиентов подъезд не асфальтирован.

Дизельное топливо.

Следующим по возрастанию стоимости видом топлива для обогрева дома является дизельное топливо. Хранилище (емкость) для дизельного топлива также требует соблюдения определенных требований при его размещении.

Теплогенераторные установки, в том числе, и котлы.

Почему так сложно – теплогенераторные установки? Да потому, что еще существуют тепловые насосы и установки, работающие на основе солнечных коллекторов, но на них мы остановимся позже, а начнем с котельных установок.

Немного популярной теории: мы все знаем, что горят не дрова, не солярка (дизельное топливо) и даже не газ пропан. На самом деле процесс горения (окисления) возможен только при определенном соотношении паров газа и кислорода, т.е. воздуха (в том числе и паров газов, выделяемых из древесины  при ее нагреве). Это важно знать для того, чтобы понимать принцип работы горелочных устройств. Именно в них создаются необходимые пропорции горючих газов и кислорода, т.е. происходит регулируемое смешение горючих газов и воздуха. Для автомобилистов – то же самое, что и в  карбюраторе.

Поскольку сами по себе горелочные устройства (горелки) мало кого интересуют, мы переходим к видам котлов, в котрых они применяются.

 Котельные установки (котлы) делятся по видам применяемого топлива на:

 - газовые,

 - дизельные,

 - твердотопливные (дровяные или использующие пеллеты и брикеты),

 - электрические,

 - установки с применением тепловых насосов или комбинированные с другими котлами,

 - гелиоустановки с применением солнечных коллекторов, с необходимостью учета, что в Ленинградской области в среднем выдается около 50 солнечных дней в году. Не южный регион и не средняя Азия, однако!

Существует, также, разделение газовых  и дизельных котлов на обычные и конденсационного типа. Разница в том, что в обычных бытовых котлах температура отходящих газов составляет примерно 130 - 170°С, а конденсационных всего на 5°С  выше температуры котловой воды, т.е. грубо говоря  85 -95°С . Просто говоря, разница тепла между 130°С и 95°С остается в доме, а не выбрасывается с отходящими газами на улицу. При этом, за счет максимально эффективного использования теплообменных поверхностей и современных  горелочных устройств, из газовой смеси выжигается максимальное количество горючих веществ до такой степени, что из отходящих газов образуется конденсат. При таком процессе температура горения значительно снижается, а вместе с ней снижается количество вредных примесей в отходящих газах. Так, например, состав “выхлопа” конденсационных котлов типа Vitodens фирмы Viessmann чище, чем окружающий городской воздух. Сочетание современных разработок теплообменных конструкций, горелок и автоматики позволяют экономить до 40% используемого горючего. Это преимущество особенно важно при использовании СПГ (сжиженного природного газа).

Пример из нашего опыта:

 В Ленинградской области два одинаковых дома и две одинаковые емкости для сжиженного газа. Владельцы – соседи по участкам. В одном мы смонтировали систему отопления с использованием котла типа Vitodens фирмы Viessmann. Сосед установил систему с обычным бытовым газовым котлом. По результатам  эксплуатации за год владелец соседнего участка заправляет свою емкость практически в два раза чаще, что получается в два раза дороже. Разница в стоимости котлов окупается в 1,5 – 2 года.

Примечание: В настоящее время в некоторых западных странах Европы запрещается использование бытовых котлов с температурой более 130°С и планируется переход вообще только на котлы конденсационного типа. Наши ребята скупают запрещенные к использованию котлы за “пучок пяточек” и продают их здесь по нормальной цене. Так что, при покупке котлов есть смысл поинтересоваться таким параметром, как температура отходящих газов!

  Горелки по устройству делятся на атмосферные и вентиляторные.

Атмосферные горелки по принципу работы напоминают обычные газовые конфорки в плите, хотя они, конечно, намного сложнее. За счет отсутствия вентилятора, они работают тише, чем вентиляторные, но только не при включении. При включении происходит довольно шумный хлопок, что особенно чувствуется ночью.

Вентиляторные горелки менее требовательны к устройству дымохода и, также, имеют большие возможности регулирования. Шум от этих горелок не является значительным (находится в пределах санитарных норм). Для  еще большего снижения шума, котлы выпускаются с шумозащитным кожухом.

Практически все современные котлы оборудованы модулирующими горелками – высота факела горения -  переменная в зависимости от тепловой нагрузки котла. При малой потребности факел маленький, а, при возрастании нагрузки, факел автоматически увеличивается. Практически в течение суток факел постоянно меняется и за счет этого происходит экономия расхода газа.

Существует также подразделение котельных установок на напольные котлы и настенные термоблоки.

      Напольный котел Vitorond                                         Настенный термоблок Vitodens

  Примечание: Здесь и далее будем рассматривать модели котлов и котельное вспомогательное оборудование на примерах образцов фирмы Viessmann Германия. Этому есть несколько простых объяснений: – во первых Ваш консультант в свое время проработал около 6 лет в филиале этой фирмы; во вторых – фирма Viessmann предоставляет огромное количество материалов по оборудованию на русском языке, и Вы можете легко ознакомиться с ними более подробно на сайте viessmann.ru, там находится масса полезной информации (вплоть до актуальных прайс-лстов); в третьих филиал фирмы в СПб  - это прямые представители (не дилеры по продажам) и, самое главное, они занимаются обеспечением гарантийной и технической поддержкой всей своей продукции. Для обеспечения последней задачи в СПб существует склад запасных частей и работают несколько инженеров-специалистов по обеспечению сервисного обслуживания в Северо-Западном регионе.

  Вернемся к нашим котельным установкам. Почему котельная установка? Потому, что наличие одного котла не достаточно для того, чтобы обеспечить дом теплом.

  Мы все знаем, что при нагреве воды, она увеличивается в объеме. Например, если налить полный чайник воды, через определенное время при нагреве вода начнет выливаться через края и чем выше температура воды, тем больше объем расширения. Из этого вытекает, что необходимо какое-то устройство для компенсации этого процесса расширения. Это – расширительный сосуд. Он представляет собой емкость, разделенную на две части мембраной. Одна часть расширительного сосуда непосредственно соединена с водой (теплоносителем) системы отопления, а другая часть заполнена газом (для простоты, например, воздухом) под давлением. При расширении теплоносителя, мембрана прогибается в сторону заполненную воздухом и расширение компенсируется. При охлаждении теплоносителя, воздух заталкивает теплоноситель обратно в систему. Правильно подобрать объем расширительного сосуда помогает расчет по существующей (проектируемой) системе отопления. Как правило, расчет производится для коэффициента расширения теплоносителя вода. Если применяется другой теплоноситель, например, смесь антифриза и воды, то необходимо выполнить расчет по конкретному теплоносителю, т.к. коэффициент расширения антифриза намного больше, чем у воды. Однако, преимущества и недостатки теплоносителей мы рассмотрим позже в разделе систем отопления.

Расширительные сосуды для систем отопления и горячего водоснабжения.

Итак, мы можем нагреть теплоноситель в котле и компенсировать расширение, но нам надо, чтобы теплоноситель проходил по трубам и радиаторам системы отопления, и еще, может быть, через систему обогрева полов. Также, нам надо обеспечить нагрев горячей воды. Таким образом, мы приходим к необходимости установки циркуляционного насоса.

Циркуляционный насос.                 Котел напольный, расширительный сосуд и насос

Так, как система отопления вместе с котлом и водонагревателем, заполняются водой от внешнего источника, например, городского водопровода, необходимо защитить все оборудование от скачков давления во внешней сети. При проверке пожарных гидрантов службой МЧС случаются ситуации, когда выпадает клин в задвижке и происходит гидроудар, или возникают какие либо нештатные ситуации на внешних сетях. В случае гидроудара все Ваше котельное может быть разорвано (рабочее давление многих котлов, например, может быть 3 кг/см², а емкостных водонагревателей – 10 кг/см²). При гидроударе эта величина на порядок больше. Из этого следует, что нам необходимо устанавливать группу безопасности на стороне холодной воды. Она состоит из компактного блока арматуры: обратный клапан, регулирующий клапан и сбросной клапан. Регулирующий клапан надо настраивать по  необходимому  рабочему давлению своей отопительной системы добавляя 0,5 кг/см². Например, как правило для 2 – 3 этажных домов эта величина получается – 2 кг/см². Это совсем не мало, т.к. надо помнить, что  это составляет 20 м водяного столба. Значит наш регулирующий клапан должен быть настроен на 2,5 кг/см². Если давление из внешней сети превысит это значение сбросной клапан стравит лишнюю воду в канализацию и оборудование будет надежно защищено. Происходят такие скачки давления редко, но все же стоит слегка потратиться на защиту своего оборудования.

  Теперь рассмотрим как одновременно нагревать систему  отопления, горячую воду и, например, еще и систему обогрева теплых полов, ведь насос в котельной у нас один. Для разделения потоков теплоносителя от котла и настройки разных температур в контурах (ведь температура в контуре теплых полов на должна превышать 32°С). Температура в системе отопления в сильные морозы может достигать значений выше 85 °С. Для нагрева горячей воды не желательно превышать значения 60°С, т.к. при температуре выше 65°С из воды начинается выделение всяких неприятных для системы ГВС веществ (накипи и т.п.).

   Существует, так называемое, вспомогательное котельное оборудование. Для описанных нами целей это смесительный узел или узлы. Они монтируются в котельной и позволяют осуществлять отдеьную регулировку каждого контура.

Узел смешения на коллекторе отопления.                Простой узел смешения без трех-ходового                                                                                                    смесителя.

Узел состоит как правило из датчиков температуры, обратного клапана с блоком управления, трех-ходового смесителя и по необходимости своего циркуляционного насоса. Такие узлы позволяют поддерживать необходимый расход и температуру теплоносителя в каждом контуре независимо.

Автор статьи: Механиков А.В.

Отправьте на эл. почту: info@ventkomplex.ru запрос на проектирование и  монтаж инженерных систем и получите квалифицированную консультацию.