Продолжаем рассмотрение создания экономичного, надёжного и комфортного частного загородного дома в один этаж полезной площадью 100м.кв или 11*11м по наружным стенам.
В предыдущих статьях мы определились, что это будет дом, с утеплением ЖБ-перекрытия и фундамента до сопротивление теплопередаче R=11м.кв/Вт*С и однослойных стен R=3,4м.кв/Вт*С из Газобетона Д400-400мм, что обеспечивает среднее по всему дому тепловое сопротивление конструкций не ниже R=6м.кв/Вт*С.
Целью такого выбора было снижение теплопотерь до такого уровня, чтобы стало экономически выгодно отказаться от устройства газовой котельной, а отопление вести электричеством по цене пониженного ночного тариф в 1,68 руб/кВт*ч (Подмосковье) при использовании накопительного бака-теплоаккумулятора на 2000л воды.
Суммарной номинальной мощностью теплопотерь дома должна быть величина 5кВт, что обеспечивает накопление энергии на 16 часов дневного отоплении за счёт бака-аккумулятора при работе электрокотла мощность 15кВт в ночное время.
В этой статье мы рассмотрим вопрос размещения бака-теплоаккумулятора 2000л и способ его применения в случаях отключения электроснабжения зимой.
Бак ёмкостью 2000л – это бочка диаметром 1200 мм и высотой 2м.
Размеры такого бака просто шокируют, что называется «Ни в какие ворота не лезет» в прямом и переносном смысле.
Можно рассмотреть размещение единой ёмкости на улице, но это приведёт к непроизводительным теплопотерям, что противоречит концепции предельной тепловой эффективности здания.
Значит необходимо использовать несколько отдельных баков меньшего объёма, суммарно создающие нужный объём запасённой воды.
Если разбит эту гигантскую бочку на 4 части по объёму, то можно собрать батарею из четырёх бочек по 500л с размерами 600 мм диаметр и высотой 2м.
Если разбит эту гигантскую бочку на 6 частей по объёму, то можно собрать батарею из 6 бочек по 350л с размерами 500 мм диаметр и высотой 1,8м.
Мне больше нравится последний вариант с бочками Ф500мм х 1800мм в количестве 6 шт.
С таким размером отдельная ёмкость легко входит в любую дверь в горизонтальном и вертикальном положении.
Разбиение общего объёма на шесть вертикальных цилиндров позволяют выстроить их в помещении в одну узкую полоску шириной 700 мм с учётом выпирающей трубной обвязки и толщины теплоизоляции. То есть всю батарею ёмкостей можно уместит в стенной шкаф длиной 3,5м стандартной глубины 700мм в длинном коридоре, а не выделять отдельное помещение для котельной-бойлерной.
Коридор с батареей теплоаккумулирующих бочек располагается практически в центре здания в распределительном коридоре от входной двери до первой двери. Такое расположение позволяет гарантированно попадать внутрь здания всей теплоотдачи с поверхности этих теплоаккумуляторов.
Какова же мощность теплопотерь с этих бочек?
Сначала предположим, что мы теплоизолируем не каждую бочку, а только сам шкаф размером 3,5х0,7х2,5м.
Толщину теплоизоляции примем 100мм ЭППУ с сопротивлением R=0,10/0,032= 3,13 м.кв/Вт*С.
Площадь теплоотдающей поверхности шкафа: (3,5*0,7*2+2,5*0,7*2+3,5*2,5*2)= 26 м.кв
Перепад температуры от 95-22=73С до 45-22=23С.
Теплоотдача шкафа составит 26*73/3,13=600Вт в нагретом состоянии и 26*23/3,13=240 Вт в остывшем.
Температура поверхности шкафа при такой мощности теплоотдачи будет на 1-3С выше, чем температура воздуха в помещении.
Эти мощности должны учитываться в общем балансе работы системы отопления.
Если же будет внезапно отключено электричество, то тепло от теплоаккумуляторов нужно будет отдаваться внутрь помещения в кратно больших количествах, обеспечивая приток тепла в дом даже при неработающих без насосной прокачки «тёплых полах» и радиаторной системы отопления.
Увеличить теплосъём обесточенной системой отопления можно простым открыванием теплоизолированных дверей шкафа с теплоаккумулятами, при этом теплосъём с открытого металла бочек площадью 20м.кв резко усилится, достигнув величины 20*73*8,9= 13кВт и 20*23*8,9=4,1 кВт , тем самым почти трёхкратно превысив необходимую для отопления мощность на максимальных температура нагрева бочек.
В таком широком диапазоне мощностей теплоотдачу можно легко регулировать количеством открытых дверок в шкаф с горячими бочками.
При отрытых дверях из комнат в коридор все помещения будут протапливаться относительно равномерно.
Также возможно устроить воздушное отопление с естественной тягой, соединив каждую комнату с верхом теплоаккумуляторного шкафа с помощью воздуховодов большого сечения, при этом в самом шкафу открывают уже не двери, а только специальные воздухозаборные щели внизу шкафа.
При таком способе нижнего воздухозабора возникнет сильная естественная тяга от нагретого в шкафу воздуха, которая будет изменятся в диапазоне 1-2Па при температуре воздуха на выходе 35-45С соответсвенно. Расход воздуха через шкаф с перепадом температуры в 35-22=13С и расчётной мощностью 6кВт составит 1390м.куб/ч, при распределении по 5 комнатам это составит по 280м.куб/ч, что обеспечивается воздуховодом Ф315мм на скорости 1м/с и сопротивлением 0,1Па/м.п.
Естественно, что никаких решёток на входе воздуховода в комнату быть при этом не должно, а для обратного тока холодного воздуха в коридор дверь из комнаты должна быть полностью открыта.
Систему воздушного отопления можно использовать и в основное время, только установив дополнительно нагнетающий вентилятор в стенку шкафа с расходом в те же 1400мкуб/ч и подмешивая туда же холодный приточный воздух с улицы. В качестве такого вентилятора лучше всего подойдёт канальный фанкойл, изначально спроектированный именно под такую задачу. Регулирование мощности теплоотдачи воздушного отопления с фанкойлом будет осуществляться с помощь термостатического клапана на калорифере самого фанкойла.
При работе фанкойла в системе воздушного отопления декоративные распределительные решётки на воздуховодах над дверями в комнатах уже можно установить, а обратный ток воздуха сможет проходить через специальные решётки в нижних частях дверей, так как щель под дверью уже не будет справляться с нужными для воздушного отопления расходами воздуха.
При отключении электричества возникает вопрос в аварийном источнике тепла, в качестве которого может выступить дровяной котёл, соединённый с теплоаккумуляторами с помощью труб большого диаметра, способными обеспечить прокачку нужного объёма воды через котёл за счёт гравитационной тяги (естественной тяги). Для дровяного котла 20кВт подойдёт труба сечением Ду50мм, которая на перепаде в 20С и расходе 840 л/ч будет иметь сопротивление 5 Па/м.п. (на скорости 0,14м/с) при располагаемом напоре естественной тяги 80 Па. То есть данная печь может на естественной тяге прокачать 16 м.п. трубопровода, что вполне достаточно для обвода туда и обратно шкафа длиной 3,5м.
Обеспечить на гравитационной тяге всю систему отоплении было бы слишком громоздко, так как на весь контур дома потребовалось бы прокладывать горизонтально трубы диаметром не менее Ду50мм туда и обратно. В противном случае для диаметра труб меньше Ду50 на суммарной длине труб 40*2=80м.п. не хватало бы естественной тяги даже для мощности 6кВт с расходом 240л/ч при перепаде температур дТ=20С. При этом верхнюю трубу с горячей подачей пришлось бы тянуть над радиаторами на высоте 70см от пола, а трубу обратки уже под радиаторами вдоль плинтуса.
Дровяной котёл имеет смысл разместиь за дверями этого же шкафа-бойлерной вплотную к входной двери, где можно сделать вывод дымовой трубы в стену, что избавляет от устройства сложного узла прохода дымохода через утепление и гидроизоляцию кровли.
Таким образом, шкаф-котельная растянется на длину 5м (приблизительно от входной двери и до середины дома), так как котёл 20 кВт с размерами 900х520х900мм (ВхШхГ) прекрасно влезает в шкаф боком, направляясь дымовой трубой Ф150мм в сторону уличной стены.
