Желание иметь уютное красивое жилище свойственно всем людям. Но жилище должно обладать определенным комфортом и в первую очередь быть теплым независимо от того, в каком климатическом районе страны оно построено. Отопление, как средство создания необходимых комфортных условий возникло в древнейшие времена и с тех пор является постоянным спутником человека.

Системы теплоснабжения длительное время развивались централизованно, т. е. на основе строительства тепло-электроцентралей (ТЭЦ), районных, квартальных, поселковых котельных. При этом постоянно совершенствовался наиболее трудоемкий, дорогостоящий. и ответственный процесс — сжигание топлива, что позволяло экономить энергоресурсы. Централизованное теплоснабжение требует прокладки разветвленной сети подземных или наземных теплопроводов, обеспечивать их надежную теплоизоляцию, защиту от коррозии и механических повреждений при длительной эксплуатации. Все это резко удорожает строительство, усложняет эксплуатацию и ремонт. Особенно неприменимо централизованное теплоснабжение для отопления индивидуальных домов в сельской местности из-за значительной удаленности потребителя тепловой энергии от источника (ТЭЦ, котельной). В силу этого наиболее рациональными системами для отопления частных жилых строений следует считать местные системы отопления.

В настоящее время примерно 45% жилищного фонда в сельской местности отапливается печами. Ориентировочно в стране насчитывается 13—15 млн. печей, т. е. во много раз больше, чем отопительных котлов. Население нередко испытывает затруднения при выборе рациональных конструкций печей, особенно для сжигания природного газа. Доказано, что при газификации, особенно в сельской местности, а также индивидуальных и малоэтажных построек, гораздо экономичнее переводить существующие печи на газовое отопление, а не приобретать и сооружать новые котлы (печи).

Значительное внимание в данном разделе уделяется описанию и устройству систем водяного отопления с использованием отопительных и отопительно-варочных котлов заводского изготовления, работающих на твердом, жидком и газообразном топливе, при монтаже которых исключаются трудоемкие кустарные работы. Ассортимент отопительных устройств для постоянного и временного отопления индивидуальных домов в последнее время существенно расширился. Приводятся основные параметры водогрейных котлов, воздушных калориферов, газовых каминов и т. д.

Повышение благоустройства домов в сельской местности связано с оснащением их дополнительно к системам отопления устройствами для горячего водоснабжения и санитарно-гигиеническими (душевыми, ваннами и банями-саунами). В связи с трудоемкостью работ по монтажу систем водяного отопления и горячего водоснабжения немаловажное значение имеет умелое использование рациональной технологии производства слесарных, санитарно-технических и сварочных работ. Рассмотренные ниже рекомендации помогут индивидуальному застройщику в оснащении жилища необходимыми инженерными сооружениями.

К настоящему времени сложились два основных типа индивидуальных жилых зданий: усадьбы для круглогодичного проживания жильцов и дома (дачи) для проживания только в летний период. С технологической точки зрения требования к усадьбам и летним домам заметно различаются. Поскольку в летних домах проживают в основном в летний период, разность температур помещения и наружного воздуха относительно невелика. Поэтому наружные стены домиков обычно имеют небольшое термическое сопротивление теплопередаче от воздуха внутреннего помещения к наружному. Как правило, стены летних садовых домиков изготавливают из облегченных конструкций. И в этих домиках отопление, как правило, отсутствует.

Необходимость создания комфортных условий в летнем садовом домике и в зимнее время обязывает хозяев использовать различные варианты отопления, причем в качестве теплогенераторов используются в основном печи на твердом топливе. Кроме печей и каминов могут быть рекомендованы также электронагреватели (ТЕНы, рефлекторы, электрокамины и т. д.). В этих случаях не следует использовать водяные системы отопления, поскольку при отрицательных температурах нужно сливать воду из системы, а затем вновь заполнять ее водой — занятие, связанное с определенными неудобствами. Избежать их можно, если использовать в качестве теплоносителя незамерзающую жидкость — антифриз. Однако следует считаться с тем, что антифриз достаточно дорог и токсичен.

Что касается теплоснабжения усадебных и дачных домиков с круглогодичным проживанием жильцов, то их устройства должны обеспечивать весь комплекс удобств, предоставляемых городским жителям: отопление, горячее водоснабжение, возможность приготовления пищи. В то же время основные теплопотребляющие элементы домов — системы отопления и горячего водоснабжения — имеют некоторые особенности в сравнении с системами отопления и горячего водоснабжения городских жилых зданий.

Они состоят в следующем:

• поскольку дома усадебного типа имеют небольшой объем и соответственно небольшие теплопотери, их обычно подсоединяют к наружным теплосетям, обслуживаемым групповой или индивидуальной котельной с температурой теплоносителя не более 95°С. Присоединение квартирных систем отопления к теплосети в этом случае можно производить без подмешивающих устройств в виде элеваторов;
• ввиду того, что усадебные дома имеют один-два этажа, в них, как правило, целесообразно применять наиболее простую однотрубную систему отопления;
• из-за отсутствия регуляторов для небольших расходов сетевой воды для присоединения к теплосети систем горячего водоснабжения следует использовать емкостные водонагреватели, в которых вода теплосети нагревает местную воду через поверхность размещенного в нем змеевика (бойлерные котлы).

Для отопления малоэтажных зданий в настоящее время применяют печное, водяное, электрическое и воздушное отопление. Наиболее совершенно электрическое отопление, характеризующееся рядом достоинств, в том числе удобством регулирования тепловой нагрузки, отсутствием громоздких отопительных приборов, высокой гигиеничностью. Единственный, но часто решающий недостаток электрического отопления — его дороговизна. Стоимость единицы отпущенного тепла при электрическом отоплении в несколько раз выше, чем при выработке тепла в печах или котлах.

Наибольшее распространение получили водяные и воздушные системы отопления. При оценке теплотехнических свойств теплоносителей решающими показателями являются весовая и объемная теплоемкость и температура. С точки зрения количества тепла, содержащегося в единице объема, вода имеет огромные преимущества. Например, при обычных для систем отопления температурах воды 80°С и воздуха 70°С объемная теплоемкость составляет:

теплоемкость воды:

теплоемкость воздуха:

т. е. теплоемкость воды больше чем теплоемкость воздуха почти в 4000 раз. Соответственно объемный расход ее, необходимый для отопления одного и того же помещения в тысячи раз меньше расхода воздуха, в силу этого требуется гораздо меньшее сечение соединительных коммуникаций, транспортирующих разогретый теплоноситель в отапливаемое помещение. Большие объемы нагретого воздуха затрудняют его транспортировку и распределение по отапливаемым помещениям. Из-за значительных диаметров разделительных воздуховодов вентилятор для передачи нагретого воздуха необходимо располагать вблизи отапливаемого жилого помещения, что связано с проникновением в помещение шума от работающего вентилятора. Вместе с тем воздух как теплоноситель имеет ряд преимуществ по сравнению с водой. Во-первых, он передает тепло в помещение непосредственно, т. е. без установки отопительных приборов. Проникающая способность воздуха велика, за счет высокой конвенционной способности осуществляется эффективное отопление помещения, а во-вторых, не требуется устройств канализации теплоносителя (воздуха).

Достоинства воздушного отопления оценены человеком давно. Известно, что отопление горячими газами было первым способом искусственного отопления жилища. Простой и древний способ отопления путем сжигания топлива внутри помещения соседствовал с центральными установками водяного и воздушного отопления. Так, в г. Эфесе, основанном в X веке до н.э. на территории современной Турции, для отопления помещений уже в то время использовалась система трубок, в которые подавалась горячая вода из котлов, находящихся в подвалах домов. В Хакасии и многих других местах нашей страны применялось напольное отопление с использованием теплоты продуктов сгорания централизованно-сжигаемого топлива. Система воздушного отопления, созданная в Италии, подробно описана еще Витрувием (конец I века до н.э.). Наружный воздух нагревался в подпольных каналах, предварительно прогретых горячими газами, и поступал в отапливаемые помещения. По такому же принципу отапливались помещения замков в Германии в средние века.

На развитие отопительной техники оказывал влияние вид применяемого топлива. В течении многих столетий использовалось твердое топливо (дрова, уголь) и отопительные установки приспосабливались к его сгоранию. Известны многочисленные конструкции очагов и жаровен, каминов и особенно печей, получивших, широкое распространение в России. Отопительные печи для сжигания твердого топлива часто применяют и сейчас. С открытием новых видов топлива (природный газ, нефть) создаются отопительные установки и тепловые станции для их сжигания с нагреванием промежуточной среды, переносящей теплоту в помещения.

В современных системах воздушного отопления малоэтажных зданий воздух нагревают обычно в калориферах-теплообменниках, печах, в которых тепло передается воздуху через стенку продуктами сгорания топлива или электрическими нагревателями. Нагретая изнутри металлическая (или кирпичная) поверхность калорифера (печи) охлаждается снаружи, отдавая тепло воздуху. Теплоотдача воздуху тем выше, чем больше поверхность теплообмена, поэтому искусственно увеличивают поверхность теплообмена или увеличивают скорость движения воздуха, соприкасающегося с поверхностью теплообменника.

Плотность воздуха при средней температуре +70°С примерно в тысячу раз меньше чем воды, поэтому его нагревающая способность (коэффициент теплопередачи) значительно (в 30—50 раз) меньше, чем этот показатель для воды. Таким образом в огне-воздушных калориферах (теплообменниках) существует опасность перегрева разделяющей стенки теплообменника. Чтобы исключить это негативное явление, применяют принудительное движение воздушной среды в теплообменнике с помощью вентиляторов. Промышленностью, к сожалению, выпускается мало вентиляторов с низкой производительностью и поэтому в большинстве случаев применяются огневоздушные калориферы и теплообменники, в которых используется, так называемая естественная тяга, возникающая при его нагреве. Недостатком калориферов с естественной тягой является незначительная величина возникающего напора воздуха. Это ограничивает протяженность распределительных воздуховодов и создает трудности в распределении нагретого воздуха по помещениям.

Указанный недостаток калориферов с естественной тягой не является определяющим. Главная причина того, что воздушное отопление еще мало распространено в малоэтажных зданиях, состоит в недостаточном выпуске дешевых и малопроизводительных вентиляторов, а также в создаваемом ими шуме. Кроме того, конструкции разработанных к настоящему времени калориферов предусмотрены только для сжигания сетевого газа или жидкого топлива. Поэтому наибольшее распространение для отопления малоэтажных зданий получило печное и водяное отопление. Причем движение воды в водяных системах можно осуществить без применения насосов, используя естественный напор, возникающий в следствии охлаждения воды в нагревательных приборах.