Отопление и водоснабжение дома с использованием котла Ariston Genius Evo System 24FF и солнечных коллекторов Kairos ХР 2,5–1V

На объекте, рассматриваемом в данной статье, системы отопления и горячего водоснабжения организованы с использованием котла Ariston Genius Evo System 24FF и солнечных коллекторов Ariston Kairos ХР 2,5–1V. Проектирование системы и монтаж произведены компанией «Сила Энергий», г. Хабаровск. Сайт: www.siengroup.ru

При организации систем отопления и ГВС многое зависит от предъявляемых к ним начальных требований и желаемого результата. И тут пожелания «недорого» и «недорого при эксплуатации» вступают в противоречие. Можно обойтись сравнительно простой системой, но её экономичность окажется под вопросом. Но можно и усложнить её, зато при использовании более сложная система будет обеспечивать как минимум не меньший уровень комфорта при значительно меньших затратах. Есть и промежуточный вариант: поставить отопительное оборудование с возможностью дальнейшего расширения системы. Только не факт, что до этого «дойдут руки», да и переналадка часто будет связана с дополнительными трудностями и затратами. В общем, оптимальным вариантом следует считать установку большинства компонентов сразу, чтобы расширение не было связано со сложными работами.

При такой стратегии реально получить хороший результат, не затрачивая больших средств ни при монтаже основной системы, ни потом, когда захочется «что-то добавить». Ну а лучший способ экономии — применение солнечных коллекторов: стоимость тепловой энергии от них минимальна.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Объект находится в Хабаровском районе, селе Осиновая речка, немного южнее Хабаровска. Село большое — более 2200 человек, имеет достаточно развитую и, что важно, развивающуюся инфраструктуру. В частности, в настоящее время проводятся работы по газификации (ранее газ был доступен жителям только в сжиженном виде). Системы ХВС и канализации в селе централизованны, холодное водоснабжение осуществляется от общих скважин.

Сам же объект представляет собой трёхэтажный коттедж общей площадью 360 м2, рассчитанный на постоянное проживание семьи из трёх человек. На цокольном этаже выделено место под сауну и котельную с бойлером, кроме него, отапливаются ещё два этажа. Точек водоразбора пять (кухня, санузлы, сауна, мойка в цоколе). Имеется также отдельно стоящий гараж с четырьмя вьездными воротами.

При проектировании дома особое внимание уделялось минимизации тепловых потерь. Сам дом построен из туфоблоков толщиной 400 мм, облицован фасадным кирпичом. Толщина слоя теплоизоляции под облицовкой — 150 мм (базальтовое волокно). На первом этаже установлено два «французских» окна с большой площадью остекления (от пола до потолка). Пожелания клиента — развитая и эффективная система отопления с простым управлением и минимальными расходами на её содержание.

Выбор основного источника отопления очевиден. Раз село газифицировано (вернее, на момент начала строительства процесс газификации уже начался) — то основным источником будет газ. Но поскольку работы по газификации ещё не окончены, на «переходный период» было решено обойтись электрическим отоплением, как наиболее компактным вариантом. Твердо- и жидкотопливные котлы в данном случае не рассматривались: район экологически чистый, оборудование габаритное и недешёвое, смысла в нём после подключения газа нет. А для снижения затрат будут использоваться солнечные коллекторы, причём не только на ГВС, но и на отопление.

СИСТЕМА

Перед проектированием любой системы одна из основных задач — рассчитать необходимую для компенсации тепловых потерь мощность оборудования. Сейчас это просто: существуют специальные программы, в которые достаточно ввести необходимые данные (основные из них — климатические особенности и материалы строения). Расчётные теплопотери по нашему дому составили 22 кВт, нагрузка на ГВС — три человека. Это не слишком большая мощность, её вполне способен обеспечить один небольшой настенный газовый или электрический котёл. Ну а установленные в систему солнечные коллекторы значительно снизят и общий расход газа или электричества практически в течение всего сезона (на широте Хабаровска прибавка от них вполне ощутима даже в зимние месяцы, хотя всю систему коллекторы, конечно, полностью заменить не способны).

Наиболее экономичное отопление — от низкотемпературных систем, которые и были установлены в доме: на цокольном этаже — тёплые полы, на жилых — стальные низкотемпературные панельные радиаторы Kermi (Германия) с термоголовками (автоматическими регуляторами). Общее регулирование поэтажное, на каждом этаже установлены датчики комнатной температуры и комнатные регуляторы-программаторы. Сауна обогревается от электричества — так проще.

В качестве основного источника отопления был установлен электрический котёл Protherm «Скат» мощностью 24 кВт. Такой котёл комплектуется четырьмя группами ТЭНов с тремя уровнями мощности каждый, при этом в момент включения ТЭНы подключаются поочередно, чтобы снизить мгновенные нагрузки на сеть. Но основным на этом объекте котёл Protherm «Скат» можно считать лишь до момента, когда к дому будет подведён газ, затем электрический котёл становится дополнительным, точнее, даже резервным источником, а основным — газовый теплогенератор, котёл Ariston Genius Premium Evo System 24FF. Это конденсационная модель максимальной мощностью также около 24 кВт. Дымоход котла — коаксиальный. Оба котла — одноконтурные, предназначены только для отопления, для организации ГВС одноконтурные котлы дополняют отдельными бойлерами.

Третий источник тепла — система солнечных коллекторов Ariston Kairos ХР 2,5–1V. Эти панели используются для создания больших гелиосистем с принудительной циркуляцией. В системе также был использован бойлер Ariston Kairos Combi CK1 600. Это бак-водонагреватель (объём жидкости — 600 л), предназначенный для работы совместно с теплогенераторами и солнечными коллекторами, укомплектован цифровым насосным модулем и модулем ГВС (на фотографии цифровой насос- ный модуль установлен на бойлере, модуль ГВС закреплён рядом, на стене, хотя тоже может крепиться прямо на бойлер). Габариты основных элементов не очень велики: оба котла, бойлер и пятидесятилитровый расширительный бак вместе с обвязкой и устройствами управления разместили в помещении шириной чуть более полутора метров. Батарею солнечных коллекторов установили на плоской крыше гаража: достаточной площади для них на стенах и крыше дома не было.

Ещё один довольно крупный узел, находящийся в котельной, — трёхзональный гидравлический модуль Ariston MMGM III Evo, — установлен на стене между электрическим и газовым котлами. Он обеспечивает возможность раздельного регулирования трёх контуров (один высокотемпературный, два низкотемпературных), что в конечном счёте способствует оптимизации работы системы и уменьшению расходов на отопление. Модуль оснащён энергоэффективными насосами с частотным регулированием.

Устройства контроля и управления обмениваются данными по «фирменному» протоколу Bridgenet, и, несмотря на общую сложность системы, согласовать работу её отдельных элементов несложно. Управляют всей системой с помощью единственного устройства — небольшого пульта Ariston Sensys.

Все системы отопления и ГВС собирают преимущественно из определённого набора элементов, если требуется усложнение — добавляют дополнительные узлы. И в данном проекте можно отметить ещё один такой узел. Солнечные коллекторы расположены довольно далеко от бойлера. «Штатная» гелиосистема на такое не рассчитана, поэтому её пришлось усложнить: добавить насосную группу и паяный теплообменник мощностью 32 кВт, размещённые на стене гаража. Такое усложнение на самом деле даже в чём-то упрощает конструкцию, снижая стоимость требующихся трубопроводов и объём антифриза гелиоконтура. Уличные трубы проходят в теплоизоляции из экструдированного пенопласта по стенке кирпичного забора. В месте пересечения с подъездными путями они подняты — сделан П‑образный виадук.

Поскольку водоснабжение централизованное, а село находится в экологически чистом районе, система водоподготовки достаточно проста: только фильтры грубой и тонкой очистки.

	Солнечные коллекторы Ariston Kairos ХР 2,5–1V установлены на крыше гаража — места много, доступ удобен, монтаж гораздо проще, чем на крыше или стенах дома, тем более что на доме такое их количество разместить бы не удалось, даже если задействовать все подходящие площади
	Котельная. Слева — электрический котёл Protherm и расширительный бак системы отопления. Справа — бойлер объёмом 600 л, поставляемый с насосным модулем и модулем ГВС. В середине — газовый котёл Ariston со снятой передней панелью
	Распределение тепла по контурам отопления производится с помощью трёхзонального гидравлического модуля Ariston MMGM III Evo, который закреплён на стене котельной, между электрическим и газовым котлами
	Слева — Насосная станция (двухтрубное исполнение) для перекачки теплоносителя гелиоконтура и теплообменник, разделяющий «солнечный» контур и контур подачи собранного тепла в бойлер. Эта часть системы установлена в гараже Справа — Ещё одно устройство «энергетической независимости», хотя и не относящееся напрямую к системам отопления и ГВС, — источник бесперебойного питания циркуляционных насосов и электроники управления
	Пульт управления системой Ariston Sensys: минимум кнопок и регуляторов и большой дисплей, на котором отображаются выбранные параметры и прочие данные, например эффективность гелиоконтура (система оборудована счётчиком «солнечного» тепла)
	Пульт управления системой Ariston Sensys. Производство энергии

МОНТАЖ

Строительство дома началось летом 2012 года, но очередь до обустройства систем отопления дошла только в октябре того же года. Больше всего хлопот доставила прокладка уличных коммуникаций — труб от гелиоконтура к бойлеру. Дело в том, что эта часть территории была уже обустроена: сделана отмостка и площадь между домом и гаражом заложена брусчаткой. Для решения задачи пришлось устанавливать опорную конструкцию для ввода труб в дом, чтобы не перекрывать подъезд к гаражу. Задача усложнялась вечной проблемой строительства: даже если дом начинают делать весной — к зиме успевают очень редко. И тут одним сезоном дело не обошлось. В частности, прокладывать трассу по улице пришлось в конце ноября 2012 года, уличная температура в это время достигала 20 градусов мороза (зимы в районе Хабаровска морозные, но снега обычно выпадает немного: расчётная глубина промерзания грунта — почти два метра). Других сколько-нибудь серьёзных проблем не было. В начале монтажа дом обогревали электрическими тепловыми пушками, отопление этажей запускали поочередно, по мере готовности: в конце декабря подключили к системе тёплые полы цокольного этажа, в январе 2013 года — первый и второй этажи здания. После этого объект отдали под чистовые отделочные работы во внутренних помещениях. В настоящее время все работы закончены, дом сдали в эксплуатацию, если не считать одного нюанса — газ к нему ещё не подведён.

Для резервирования электроснабжения в цепи управления был включён источник бесперебойного энергоснабжения мощностью 600 Вт, обеспечивающий работу насосов и автоматики. При перебоях в подаче электричества снабжение энергией происходит от аккумуляторной батареи. Переключение автоматическое, без пауз в энергоснабжении системы. Ёмкость батареи — 200 А*ч. Этого достаточно при отключении электричества на срок до четырёх (максимум до восьми) часов. Плановые отключения, которые иногда проводят для ремонта систем электроснабжения, обычно не продолжаются более трёх часов.

РЕЗУЛЬТАТ

Проект довольно долго согласовывался с заказчиком: предлагались различные варианты, при которых главными параметрами были, конечно, стоимость монтажа и стоимость годовой эксплуатации. В частности, сначала планировалось установить систему из 12 солнечных коллекторов, которая, согласно расчётам, обеспечивала примерно 70 % потребной в течение года тепловой энергии. Но потом из финансовых соображений число коллекторов уменьшили до восьми, и даже в таком виде их вклад в общее теплоснабжение превышает 50 %. Практически сразу после запуска максимальную мощность электрокотла уменьшили с 24 до 12 кВт (котёл допускает физическое ограничение максимальной выдаваемой мощности). Всё остальное обеспечивали солнечные коллекторы. В межсезонье максимальная мощность электрокотла была уменьшена до 6 кВт. Поскольку на текущий момент (лето 2014 года) газ к дому всё ещё не подключён, стоимость отопления можно считать «по электрике», только с использованием электрокотла. Такие расчёты тоже проводились. Стоимость электроэнергии в посёлке в настоящее время — 3,47 руб./кВт днём, 0,86 руб./кВт ночью. Примерная стоимость годовой эксплуатации при работе только от электрокотла — 128 тысяч рублей. Установочная мощность солнечных коллекторов — 17,84 кВт/ч, фактически получаемая — 12 кВт/ч. Компьютерный расчёт выработки солнечной установки дал показатель 10 130 кВт/ч в год, то есть выгода за первый же год эксплуатации составит примерно 35 тысяч рублей. Чтобы выработать такое же количество тепловой энергии, работающий газовый котёл должен выбросить в атмосферу 2300 кг углекислого газа, так что и с экологической точки зрения преимущество очевидно. Летом ГВС обеспечивается полностью за счёт гелиосистемы, излишек тепловой энергии от коллекторов сбрасывается в низкотемпературную систему отопления цокольного этажа. Это временное решение, в перспективе «лишнее» тепло будет использоваться для подогрева бассейна. Впрочем, июнь и июль 2014 года в Хабаровске пасмурные и дождливые, так что особых хлопот это и сейчас не доставляет.

Стоимость элементов системы — около 600 тысяч рублей, работы по монтажу гелиоконтура обошлись в 135 тысяч рублей (значительная часть стоимости пришлась на прокладку коммуникаций от гаража к дому). Расчётная эффективность системы по симулятору составила 33,2 %: за три года от солнечных коллекторов собирается и используется на отопление и ГВС столько же энергии, сколько необходимо для годового обеспечения дома. С точки зрения финансовых вложений, с учётом среднегодового роста тарифов на 10 % в год, гелиосистема окупится примерно за восемь лет. Есть и возможности для не слишком сложной, но эффективной модернизации системы. Введение погодозависимого регулирования и покомнатной автоматизации даст экономию топлива ещё в 10–15 %.

Редакция благодарит Н. В. Фаттахова, генерального директора компании «Сила Энергий»,и ООО «Аристон Термо Русь» за предоставленный для статьи материал.

Реальный объект опубликован в летнем выпуске журнала «Потребитель. Всё для стройки и ремонта» ЛЕТО 2014