Какие котлы лучше для частного дома: проектируем систему отопления

Меня зовут Влад Акин, и я более 10 лет занимаюсь проектированием и монтажом систем инженерных коммуникаций: электрики, сантехники, отопления, вентиляции. Не только строго соблюдаю все строительные нормы (СНиП), но и выполняю работы по собственному фирменному СПиН — делаю Сразу Правильно и Навсегда:)

И согласно этой моей личной концепции я подробно и понятно объясняю заказчикам преимущества тех или иных проектных решений. Уверен, что мой опыт будет полезен широкому кругу людей; и сегодня хочу поговорить о том, какие котлы отопления лучше для частного дома.

В интернете море информации по данному вопросу, но вся она по большому счёту очевидная: из статьи в статью повторяются прописные истины о дешевизне газа, дороговизне электричества и неудобствах твердотопливного отопления. Часть материалов написана производителями оборудования и потому сосредоточена только на преимуществах того или иного вида отопительных котлов, в то время как о недостатках там не рассказывается.

Почти все производители напирают на то, что их котлы самые современные, самые эффективные, самые экономичные и т. д. Сегодня расскажу о не самых очевидных, но очень важных моментах, которые следует учесть при проектировании и монтаже системы отопления дома, чтобы потом не столкнуться с неразрешимыми проблемами.

На основе своего многолетнего практического опыта могу сказать: если система отопления монтируется без инженерного проекта, расчёта теплопотерь дома и учёта возможностей оборудования, последующие проблемы с обогревом — это, скорее, правило, чем исключение. Часто сталкиваюсь, например, с ситуацией, когда на первых этажах холодно, а на вторых-третьих — жарко, и половина радиаторов перекрыта (а деньги⁠-⁠то на них уже потрачены). Впрочем, обо всех возможных ошибках в одной статье не расскажешь — сегодня речь пойдёт конкретно о котлах отопления.

Кратко расскажу, какие котлы для отопления частного дома пользуются наибольшей популярностью.

Электрические

• Очевидное: самый простой и недорогой (на этапе монтажа) способ организовать отопление частного дома, но при этом и самый затратный с точки зрения регулярных платежей.
• Неочевидное: есть геотермальные котлы (тепловые насосы), которые на 1 КВт электрической энергии способны выдавать до 3 КВт тепла. Сразу скажу, что никакие законы физики при этом не нарушаются, показатели реальные. Но только стоят тепловые насосы в разы (и даже в десятки раз) дороже обычных электрокотлов.

Газовые

• Очевидное: самый дешёвый вид отопления, при этом максимально комфортный, так как дом греется в полностью автоматическом режиме.
• Неочевидное: в продаже есть низкотемпературные конденсационные газовые котлы, которые позволяют дополнительно снизить траты на отопление дома. Решая, какой газовый котёл лучше для отопления частного дома, стоит отдать предпочтение именно экономичным конденсационным котлам. Но именно с этими котлами есть ряд критически важных нюансов, о которых и будет рассказано далее.

На жидком топливе (дизель)

• Очевидное: удобный вариант автономного отопления, если нет магистрального газа и достаточной электрической мощности.
• Неочевидное: от запаха солярки в доме будет практически невозможно избавиться. Поэтому для частных домов я дизельные котлы не рекомендую и рассматривать их сегодня не буду.

Твердотопливные (уголь, дрова)

• Очевидное: позволяют отапливать дом в отсутствие магистрального газоснабжения и достаточной мощности электричества. Самый дешёвый после газа вид отопления, но и самый неудобный: как минимум дважды в день придётся закладывать топливо в котёл.
• Неочевидное: при использовании стружечных пеллет можно автоматизировать работу даже твердотопливного котла. Но стоит учесть, что цены на твёрдое топливо (дрова, пеллеты, брикеты) в последние годы росли опережающими темпами. И в случае применения льготного тарифа «Электроотопление» (доступен для всех, у кого нет газа) расходы на твёрдое топливо не сильно⁠-⁠то и меньше, чем траты на электричество. Но при этом твердотопливные котлы могут быть хорошим вариантом резервного отопления, и об этом я тоже сегодня расскажу.

Однозначного ответа на вопрос, какие котлы отопления лучше для частного дома, не существует — при выборе всегда следует исходить из конкретных условий эксплуатации конкретного дома, учитывать климат, утепление и массу других параметров.

Первая часть моего рассказа будет в большей мере посвящена самым современным и экономичным конденсационным газовым котлам. Но сначала не о них.

Акцентирую внимание: сейчас речь пойдёт именно о низкотемпературных системах отопления, а не о низкотемпературных газовых котлах. Почему это важно — станет понятно далее.

В стандартных отопительных системах температура радиаторов может достигать 80°C, в низкотемпературных за «потолок» принято значение 50°C.

Преимущества низкотемпературных систем отопления частного дома с газовым котлом: устанавливается более естественный микроклимат в доме, снижается циркуляция пыли в воздухе, оборудование работает в более щадящих режимах, а потому менее подвергается износу и поломкам.

Недостатки: требуется большая площадь отопительных приборов.

Очевидно, что более «холодный» радиатор должен быть больше по размеру, чтобы обеспечить достаточный обогрев.

Часто применяют комбинированные системы отопления частного дома с газовым котлом: к обычным батареям добавляют водяной тёплый пол. Это значительно увеличивает непосредственную «греющую площадь» и позволяет создать комфортную температуру в помещении без сильного нагрева теплоносителя.

Здесь существует некоторая путаница в понятиях. Многие частные застройщики уже знают (а кто не знает, тому расскажут производители), что конденсационные газовые котлы — самое современное и экономичное решение. И конденсационные котлы по определению рассчитаны на работу в низкотемпературном режиме. Поэтому слова «низкотемпературный» и «конденсационный» часто используют как синонимы.

Но есть ещё и модели обычных, классических газовых котлов, которые также спроектированы под низкотемпературный режим работы. Их преимущества — увеличенный срок службы. Но вот сэкономить на отоплении с ними не получится.

И наконец, переходим к самому интересному. Решая, какой котёл отопления лучше для частного дома, люди всё чаще стараются выбирать максимально экономичные и эффективные модели: коммунальные услуги нынче недешёвые. Конденсационные газовые котлы — верное решение, но есть ряд неожиданных нюансов, которые я сегодня подробно разберу.

В процессе сгорания любого топлива, в т. ч. и газа, образуется значительное количество воды. Все видели белые клубы дыма, исходящие в морозный день из труб ТЭЦ. На самом деле это не дым, а водяной пар.

Теперь немного о физике процесса. При испарении температура снижается. Именно таким образом охлаждается человеческое тело — за счёт выделения и испарения пота. Приведу ещё один пример: если облить руки быстроиспаряющейся жидкостью, например, ацетоном, то эффект охлаждения из⁠-⁠за испарения сразу становится очевидным.

Конденсация — процесс, обратный испарению, и сопровождается он выделением тепла. Конденсационные котлы используют этот эффект для снижения расхода газа и уменьшения затрат на отопление.

Разберу принцип работы конденсационного газового котла. Многие, вероятно, слышали про такие понятия, как прямой и обратный теплоноситель. Из котла теплоноситель выходит с максимальной температурой, проходит через систему отопления и отдаёт часть тепла в помещение. Пройдя через все радиаторы, вода (или антифриз) возвращается в котёл остывшей — это и есть «обратка». Разница в температурах между прямым и обратным теплоносителем, как правило, составляет 10⁠-⁠20 градусов.

В обычных газовых котлах конденсация водяных паров, образовавшихся при сгорании, происходит за пределами системы отопления — в воздухе; вся дополнительная энергия от конденсации уходит в атмосферу. Конденсационные котлы конструктивно устроены так, что конденсация происходит на трубах «обратки» перед возвращением теплоносителя в котёл. Таким образом, остывший теплоноситель дополнительно подогревается перед очередным циклом основного нагрева. Это позволяет снизить расход газа и затраты на отопление до 16%. Вот и получаем ответ на центральный вопрос сегодняшней статьи: «Какой газовый котёл лучше для отопления частного дома?».

Ещё раз напомню, что конденсат появляется не из водяных паров воздуха, а именно в результате образования воды в процессе реакции сгорания топлива, т. е. конденсат в случае с газовым котлом есть всегда, даже в самом сухом воздухе.

А теперь самое главное. Скорость выпадения конденсата зависит от разницы температур водяного пара и охлаждённой поверхности (в нашем случае — трубы с остывшим теплоносителем). Простой пример для лучшего понимания: роса на стекле появляется обычно утром, когда окна заметно холоднее остальной части помещения.

Процесс выпадения конденсата, а следовательно, и дополнительного подогрева идёт с максимальной скоростью, если температура «обратки» не превышает 30°C. При температуре более 50°C полезный эффект от конденсации практически исчезает. Именно поэтому конденсационные газовые котлы демонстрируют максимальную эффективность только в низкотемпературных режимах работы.

Но если спроектировано отопление неверно, то площади отопительных приборов будет попросту недостаточно для обогрева дома в холода. В таком случае владелец дома «прибавит градусов» в настройках котла, и низкотемпературная система превратится в обычную высокотемпературную. Котёл будет греть, в доме будет тепло, но эффекта экономии топлива уже не случится. Конденсационный котёл, который по стоимости в среднем вдвое дороже, превратится в обычный. И никакого смысла переплачивать за «самое современное и эффективное» решение уже не будет. Поэтому, решая, какие котлы отопления лучше для частного дома, следует не только обращать внимание на само нагревательное оборудование, но и учитывать особенности смонтированной системы отопления в целом.

Я неоднократно бывал в домах, где возможности современных дорогих конденсационных котлов использовались, по сути, только в периоды межсезонья, когда температура на улице была ещё/уже плюсовая. При наступлении холодов котёл переводился в высокотемпературный режим работы, а эффект экономии не использовался 80% времени отопительного сезона.

Выход — грамотное проектирование системы отопления частного дома с газовым котлом. Зачастую ведь как бывает: монтаж радиаторов делает одна бригада, ничего не знающая о планах хозяина, а котёл покупается позднее — «самый современный и эффективный». Только вот уже смонтированная система отопления «не заточена» под этот современный котёл.

Поэтому, даже если вы уже определились, какой газовый котёл отопления лучше, не стоит спешить с покупкой: сначала необходимо проверить, подходит ли это оборудование именно для вашего дома.

Моя концепция СПиН — делать Сразу Правильно и Навсегда — предписывает полное проектирование и точные расчёты до начала любых монтажных работ. Любых! Семь раз отмерь — один раз отрежь. Только в этом случае эффект экономии от установки конденсационного газового котла получается действительно заметным.

Движемся дальше. Как правило, владелец дома всегда покупает и устанавливает два котла: основной и резервный. Отключение газа — проблема достаточно редкая, но уж если случится в мороз, последствия могут быть плачевными. Опять же, любое оборудование иногда ломается, а замена и ремонт требуют времени, тогда как отопление должно работать без перебоев. Далее я разберу нюансы организации бесперебойной работы газового оборудования и расскажу, какие котлы отопления лучше подходят для обустройства резервного источника отопления.

Котлы работают на газе, а вот их автоматика — на электричестве. Расход совсем небольшой, но при отключении света перестанет работать и газовое отопление.

Поэтому я всегда предусматриваю источники бесперебойного питания (ИБП) для автоматики газового котла и циркуляционного насоса. Хороший ИБП обеспечит автономную работу газового оборудования до 12 часов. А если ещё и озаботиться запасным аккумулятором, то можно выдержать любое длительное отключение электричества. Пока один аккумулятор работает, другой заряжается там, где электричество есть (у соседей, в городской квартире и т. д.).

Одновременное длительное отключение и электричества, и газа — ситуация достаточно редкая. Поэтому обычно в качестве резервного котла выбирают электрический. На этом можно было бы закончить данный раздел: резервный электрический котёл, который будет включаться раз в несколько лет, может быть любым.

Но магистральный газ есть не у всех, и иногда электрическое отопление является основным. И раз уже зашла тема про отопительные котлы, то расскажу подробнее про электрооборудование для отопления загородного дома.

ТЭНовые котлы.

Наиболее распространённые. Нагревательный элемент (ТЭН) греет теплообменник, через который циркулирует теплоноситель из системы отопления. Самый привычный способ — по тому же принципу работают, например, бойлеры в санузлах.

Резервный электрический котёл подключается в систему вместе с основным газовым — для перехода с одного источника обогрева на другой достаточно переключить пару вентилей. А можно настроить и полностью автоматический режим — электрокотел сам включится при падении температуры, ниже заданной в системе.

Больше, в общем⁠-⁠то, и добавить нечего: с ТЭНовыми котлами всё понятно без долгих пояснений.

Электродные (ионные) котлы.

Работают по совершенно иному принципу. Электрический ток течёт между электродами, проходя через теплоноситель. Это вызывает ионизацию теплоносителя, что сопровождается выделением тепловой энергии.

Преимущества:

1. Нет «посредника» в виде ТЭНа — греется непосредственно теплоноситель. Система получается менее инерционной и прогревается быстрее.
2. Низкая цена. Если обычный качественный котёл с ТЭНом стоит в среднем 20⁠-⁠30 тысяч рублей, то электродный аналогичной мощности — 5⁠-⁠10 тысяч рублей.
3. Малые габариты.

Недостатки тоже существенные:

1. Электроды со временем растворяются и требуют замены.
2. При образовании накипи (а она образуется) резко падает эффективность обогрева, электроды необходимо регулярно чистить (как минимум пару раз за отопительный сезон).
3. Необходимы особые меры электрозащиты: в электродном котле теплоноситель находится под напряжением.
4. Требуется использовать особые электролиты в качестве теплоносителя. Ведь дистиллированная вода является диэлектриком — в ней никакие процессы ионизации происходить не будут. Соответственно, и саму систему отопления необходимо проектировать с учётом особенностей теплоносителя.

Индукционные котлы.

Многие уже знакомы с индукционными электрическими плитами. На них сама нагревательная поверхность остаётся холодной, а греется непосредственно днище посуды за счёт индукционных токов. По схожему принципу работают и индукционные электрические котлы.

В котлах этого типа теплоноситель нагревается за счёт вихревых токов, которые продуцирует индукционная катушка. Нагрев происходит без посредника в виде ТЭНа, но прямой контакт электричества с теплоносителем отсутствует.

Производители указывают, что индукционные котлы более долговечные. Если ТЭНы рано или поздно придётся менять, то в индукционном котле в некотором роде нечему ломаться и изнашиваться. На деле же любая техника требует обслуживания. А исходно индукционные котлы стоят значительно дороже обычных ТЭНовых.

Какой котёл для отопления лучше использовать в качестве резервного? На мой взгляд, обычный ТЭНовый. Это оборудование будет использоваться редко и краткосрочно, а потому в любом случае прослужит долго.

Для более полного раскрытия темы рассмотрю ещё один вид котлов, работающих от электричества, — геотермальные котлы, или «тепловые насосы».

Геотермальные котлы

Из школьного курса физики мы знаем, что прямая передача тепла от более холодного тела к более горячему невозможна. Но есть, как говорится, нюансы: ключевое здесь, что невозможна именно прямая передача тепла.

Принцип работы теплового насоса разберу на примере кондиционера, настроенного на обогрев. Компрессор сжимает фреон, в результате чего выделяется тепло, которое и поступает в помещение. Затем фреон испаряется, и это сопровождается его охлаждением. Но «лишний» холод остаётся на улице.

Получается, что температура окружающей среды снижается, а температура внутри помещения повышается. Общий баланс энергии сохраняется, физика не возражает. Объяснение максимально упрощённое и местами не совсем корректное, но суть, надеюсь, передана понятно.

По тому же принципу работают тепловые насосы: отбирают тепло у воздуха, почвы или воды. И успешно делают это, даже если источник тепла сам по себе холоднее помещения. Собственно, кондиционер — это и есть воздушный тепловой насос.

В результате получается, что на 1КВт затраченной электрической энергии выделяется до 3КВт тепла. Результат потрясающий, но далее начинаются неприятные детали. Если бы всё было так гладко, то сплит-системы вытеснили бы все остальные виды электрического отопления.

Соотношение затраченной и полученной энергии составляет 1:3 только при плюсовых температурах. При похолодании эффективность кондиционера падает, и по расходу электричества он сравнивается с обычным электрообогревателем. А стоимость этих приборов отличается примерно на порядок! К тому же компрессоры кондиционеров имеют ограниченный срок службы, в отличие от практически вечных спиралей электрических отопительных приборов.

В идеале эффективный тепловой насос требует наличия рядом водоёма. Вода подо льдом даже зимой имеет плюсовую температуру. А значит, соотношение затраченной электрической и полученной тепловой энергии будет стремиться к идеальному.

Если водоёма нет, то можно пробурить скважины, и тогда средой для работы теплового насоса будут подземные воды. Также можно заложить контур в грунт, но тут возникает новая проблема. На глубине почвы ниже уровня промерзания тепловой насос будет извлекать тепла больше, чем грунт получит от солнечного нагрева.

Со временем грунт охладится, а эффективность теплового насоса упадёт. При этом организация отопления при помощи теплового насоса требует колоссальных стартовых затрат: речь идёт о миллионах рублей.

А теперь самое главное. Да, на 1 КВт электричества мы реально можем получить 3КВт тепла. Но если учесть разницу в стоимости газа и электричества, то даже в идеальных условиях газовое отопление оказывается выгоднее теплового насоса. Там же, где магистрального газа нет, решение о монтаже геотермального отопления следует принимать после точного и вдумчивого расчёта. При отсутствии рядом водоёма, который можно задействовать, сама идея такого подхода выглядит достаточно спорной.

Камин или печь — самый автономный из всех автономных источников обогрева. Но если в доме их нет, то можно использовать твердотопливные котлы. «А как же работа циркуляционного насоса? — спросит вдумчивый читатель. — Ведь для него электричество всё равно потребуется».

Однако если грамотно всё рассчитать и знать физику, то можно обойтись и без насоса. И существуют котлы с естественной циркуляцией, способные работать без электричества. В таких системах насос обычно устанавливается, но даже при его остановке теплоноситель продолжает циркулировать по системе отопления, только чуть медленнее.

Нагретая вода, согласно законам физики, поднимается вверх, затем стекает через радиаторы и возвращается в котёл. Такие системы можно устанавливать даже в двух- и трёхэтажных домах. Котёл с естественной циркуляцией может неограниченно долго обеспечивать дом теплом без электричества, газа, автоматики и т. д. В отдалённых СНТ, где длительные перебои со светом — обычное дело, такие котлы достаточно популярны.

Но использование твердотопливного котла с естественной циркуляцией даже в качестве резервного накладывает существенные ограничения на всю систему отопления в целом. Нельзя просто «купить модель с естественной циркуляцией» и ожидать, что она будет работать. Гидравлическое сопротивление в такой системе должно быть как можно ниже. Например, контур тёплого пола здесь задействовать уже не получится, либо его придётся отключать при запуске котла. В общем, без грамотного проектирования и учёта всех нюансов не обойтись.

Сегодня я рассказал о том, какие котлы отопления лучше для частного дома. Надеюсь, материал был полезным и поможет читателям организовать обогрев частного дома по моей фирменной концепции — сделать отопление Сразу Правильно и Навсегда.