Выбор системы отопления частного дома в настоящее время очень большой. Даже если нет трубопроводного газа, как у меня пока, есть альтернативы твердотопливному котлу. Я изначально отверг твердотопливный или печь в качестве источника тепла для своего деревянного дома, так как 4 года службы в качестве ИТР в частной пожарной охране оставили некоторый ментальный осадок. Кроме того работать истопником перед и после работы тоже не входило в мои планы. Таким образом из альтернативных вариантов остаются:
- газовое газгольдерное отопление
- отопление ТЭН-ами
- отопление электрическим или индукционным электрическим котлом, тоже самое что пункт выше только плюс затраты на инсталляцию отопительных приборов (собственно ОП, обвязка, балансировка, циркуляционный насос, расширительный бак, теплоноситель) и дополнительные потери энергии до 20% за счёт не самого оптимального распределения тепла.
- отопление тепловым насосом воздух — вода — воздух
- отопление тепловым насосом вода — вода — воздух
- отопление тепловым насосом воздух — воздух
Тепловые характеристика ограждающих конструкций моего дома печальные. Это сруб из оцилиндрованного бревна диаметром 26 см. Толщина межвенцового участка 120 мм, иногда чуть больше. С учётом того, что smartcalc.ru использует упрощённый расчёт подвижности окружающей среды, а именно тупо накидывает 2 градуса, примем 130 мм. Дело происходит в местности где:
Температура холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92 -36 ˚С, Продолжительность отопительного периода 242 суток, Средняя температура воздуха отопительного периода -5.6 ˚С.
Получается следующая картина в Смарткалке, для 130 мм ель/сосна:
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции [R] 0.88, Санитарно-гигиенические требования [Rс] 1.61, Нормируемое значение поэлементных требований [Rэ] 2.30, Базовое значение поэлементных требований [Rт] 3.65.
То есть, ни одно из нормативных требований не удовлетворяются. Ситуация усугубляется упоротостью хозяина, то есть меня. Я считаю, что какое-либо дополнительное утепление ограждающих конструкций убъёт шарм сруба.
Дом по размеру практически такой же как и по ссылке указанной в пункте 2. Климатическая зона тоже примерно такая же как там, чуть-чуть холоднее пятидневка, но заметно короче отопительный период. У них стены 200 мм минваты, что с сайдингом, зазорами, плёнками и гипсокартоном даёт очень неплохой результат:
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции [R] 5.17
Все нормативные требования удовлетворены с хорошим запасом. Следовательно если я буду отапливаться ТЭН-ами, как они, счёт за свет у меня будет больше в разы чем у них. Это меня не устраивает. Понятно, что ограждающие конструкции это не только стены, но и окна, пол и потолок, которые примерно одинаковые, но всё же площадь стен это наибольшая площадь — чудо не произойдёт.
Вариант 1. Газовое газгольдерное отопление использует мой бывший коллега, хороший приятель. Доволен. Но когда он рассказывал что по чём, я очень сильно напрягался скрывая эмоции, чтобы он не подумал что с тех пор как мы не работаем в одном месте я стал каким-то нищебродом.
Вариант 3 (ТН + ТП) отпал сам собой, так как в виду относительно невысокой температуры теплоносителя требуется огромная площадь теплообмена отопительных приборов. Обычно это так называемый «тёплый пол» или конвекторы. Иногда конвекторы укомплектовывают вентиляторами для интенсификации теплообмена, но при этом теряется их основное преимущество — бесшумность. Тёплый пол или ТП, на самом деле холодный, пусть даже и нагретый до аж 26-ти градусов. Ощущается как холодный, ибо для его нормальной работы требуется хорошая теплопроводность поверхности под/в которой от смонтирован. Теплопроводность и теплоёмкость материалов очень коррелированы. Нет материалов которые сочетали бы в себе теплопроводность бетона и теплоёмкость дерева (Точнее есть, но по цене сравнимой с золотом. Буквально. Не для строительства.). Поэтому ТП имеет свойство теплового аккумулятора, как русская печь. ТП и русская печь очень схожи по весу, несколько тонн, и по характеристикам материалов из которых они состоят. Но если для русской печи это хорошо, то для ТП это плохо. У крестьян даже зимой было много хлопот: кормить скотину, прясть лыко, тесать лучины, бить баклуши и т.п. Поэтому печь топилась один-два раза в день. Именно теплоаккумулирующие свойства русской печи позволяли сохранить тепло в доме в остальное время, так как теплоаккумулирующие свойства избы так себе. О точности поддержания температуры речи не шло совсем. Что же касается ТП его теплоаккумулирующее свойство скорее во вред, ибо необходимости аккумулировать тепло нет, да и нечего аккумулировать - ТН как источник тепловой энергии по мощности не идёт ни в какое сравнение с дровами горящими в русской печи. И наоборот, потери на перетопах, от изменения температуры снаружи ограждающих конструкций, будут неизбежны. Считается что без предиктивного управления по прогнозу погоды (температура и скорость ветра) потери тепла могут достигать 20%. Это существенно усложняет и удорожает систему управления. Нужны наружные датчики: температуры и анемометр, нужен контроллер, теплоаккумулятор хотя бы на 1 куб, четырёхходовый клапан для качества регулирования. Кроме того всё это будет занимать драгоценные квадратные метры в доме.
Рекламы варианта 5 тепловой насос вода-вода-воздух много. Но при ближайшем рассмотрении это обман. Расчёт показывает что только для субтропического климата возможно реализовать такую систему отопления, и то с нарушением законодательства о природопользовании.
Общий недостаток вариантов 4 и 5, который я не осознавал до недавнего времени. Он заключается в том, что при выходе из строя теплообменника фреон-вода за ремонт, в данном случает речь о промышленном чиллере у меня на работе, никто не берётся. Говорят что если компрессор поработал на смеси фреона с водой то его только на металлолом, а замена компрессора и теплообменника стоит столько же как новый чиллер :(
Остаётся вариант 6. Но на тот момент, 2022 год, у меня не было информации возможно ли круглогодичное отопление сплитсистемами в качестве тепловых насосов воздух-воздух в принципе в местности где я живу. Всё таки -36 градусов Цельсия с обеспеченностью 0,92 это немало. Но я решил рискнуть. По кондиционерам информации о том как уменьшается их эффективность с понижением наружной температуры не было, а вот по тепловым насосам такая информация уже была — при температуре наружного воздуха -30 градусов эффективность уменьшается в три раза от заявленной производителем номинальной мощности. Из этого и решено было исходить.
Итак, строительная площадь дома 105 м2. Это то что указывается в рекламе строителей. За вычетом стен и лестницы, общая площадь 95,4 м2. Всего 4 объёма. На первом этаже гостинная-холл 41,7 м2 и санузел 8,3 м2. На втором, мансардном, этаже две комнаты 23,3 и 20,3 м2, коридор 1,8 м2. Коридор и лестница скорее в объёма гостинной-холла, поэтому принимаем отапливаемую площадь гостинной-холла 41,7+1,8+2*2,5 = 48,5 м2.
Следовательно, с запасом в три раза, для санузла нужен кондиционер 9000 BTU, для гостинной-холла более 50 000 BTU, для комнат второго этажа 24 000 BTU.
К сожалению модели более 24 000 BTU не являются массовыми и цена на них соответствующая, Поэтому я решил купить вместо 50 000 BTU для холла-гостинной на 24 000 BTU, пока один, а если его не хватит купить второй или добавлять ТЭН-ами. Для комнат второго этажа остановился на 18 000 BTU так как второй этаж всё таки существенно отапливается за счёт первого — отдельная вытяжная вентиляция на первом этаже не предусмотрена, кроме вытяжки над плитой и вентиляции санузла, а двери комнат второго этажа имеют внизу вентзазор 2 см.
На момент покупки модель 9000 BTU стоила 28 тыс. руб, модель 24 000 BTU стоила 72 тыс. руб, модель 18 000 стоила 61 тыс. руб. Все модели одного бренда. Кто именно производитель мне неизвестно, не исключаю что сборная солянка из TCL и Midea. Все модели инверторные, на фреоне R32. У моделей 9000 BTU и 24000 BTU заявленная минимальная температура наружного воздуха -15 градусов Цельсия, у моделей 18000 BTU -20.
Итого потрачено на кондиционеры 222 тыс. руб. Ещё из материалов понадобятся кронштейны, трубки и изоляция для трубок, виброопоры. Виброопоры купил первый раз полиуретановые.
Среди зимы пришлось их все поменять на пружинные. Пружинные полностью убирают вибрацию. Но составные части пружинных виброопор держаться вместе исключительно за счёт гравитации.
Если кого-то это смущает, есть вариант установить наружный блок на АКПО (амортизатор корабельный пружинный одновитковый), тоже говорят неплохо работает.
Кроме вибрации есть такая неприятность как шум вентилятора наружного блока. Тут правило одно — устанавливать наружный блок подальше от окон. И почему-то лучше над окном чем под окном. А вот шум вентилятора внутреннего блока почти не заметен, небольшое шипение как морской прибой. Это потому что кондеи с запасом и они в авто режиме вентиляторане завываютна максималках. Никогда. Если к шипению добавляются нотки "похрюкивания" то надо промыть сетку. фильтра. Единственное что "не очень" из звуков - заметный "пшик" при выходе из режима разморозки.
Так как местность у нас нежаркая, кондиционерщиков мало, следовательно нет достаточной конкурентной среды, решил что нужно научиться устанавливать и обслуживать кондиционеры самостоятельно. Поэтому купил ещё следующие материалы и оборудование:
- Манометрический блок. (Стрелочный сначала, но потом и цифровик.)
- Пирометр.
- Комплект из 3 шлангов (точнее рукавов).
- Баллон фреона R32.
- Комплект: резак для труб и развальцовку Зубр.
- Безмен электронный. (Бестолковый — выключается, кухонные весы лучше.)
- Вакуумный насос.
- Открыватель ниппеля.
- Гаечный ключ на 16. (понадобяться и другие, но они были у меня)
- Трубки медные 1/4 и 3/8 по 20 м каждой и изоляцию для них.
- Трубку 1/2 для 24-ки купил 3 м предоконеченную.
- Пружинки чтобы гнуть трубки 3/8 и 1/
несколько фото, можно листать
Ещё понадобиться кабель, минимум 3х1,5 к наружным блокам и 0.75х4 от наружных к внутренним. Крайне желательно каждый кондиционер подключать через отдельный автоматический выключатель. Всё вместе это потянуло примерно 35 тысяч.
Для первых двух кондиционеров отверстие в стене делал перфоратором зажимая сверло Форстнера на 50 мм в патроне для перфоратора. Очень медленно и печально. Приходиться часто «рыхлить» древесину тонким сверлом Левиса и пробиваться навстречу с двух сторон, что как ни старайся, приводит к образованию небольшой ступеньки внутри отверстия.
Для следующих отверстий купил перфоратор SDS Max и удлинитель-переходник с SDS Max на SDS+ длиной 240 мм. Дело пошло значительно веселее и качественнее. Но это ещё плюс 15 тыс руб.
Наружный блок, особенно 24-ки, весит немало, больше 40 кг. Крепить всё на «глухари» побоялся, сверху насквозь шпилькой М8 из нержавейки, внизу «глухари» 8х100. Так и все остальные крепил. Внутри заглубил и зашпаклевал — почти ничего не заметно.
Считая что виброопоры, кронштейны и метизы добавили к стоимости каждого кондиционера по 3 тысячи, на всё ушло никак не более 300 тыс руб. Это меньше чем инсталляция отопления твёрдотопливным котлом.
Для установки 24-ки построил небольшие леса. С лесов работать всё-таки удобнее и безопаснее. Не забывайте про ограждения и отбортовки. Остальные кондеи монтировал с лестницы. Вес наружного блока 18-ки всего лишь 36 кг. Обвязываем стропом и ставим на плечо решеткой вентилятора к голове, держим наружный блок за строп. Обязательно необходимо привязать стропом или верёвкой верх лестницы к кронштейну, при первом же подъёме по лестнице, и надёжно укрепить низ лестницы чтобы ни верх, ни низ не имели возможности куда-либо сместиться. Кроме того, нужно обмотать тряпкой торчащие опоры наружного блока чтобы не поцарапать о них лицо когда будете поворачивать блок после просовывания его между кронштейнов. Установив на кронштейны подсовываем виброопры и крепим.
Впрочем, монтаж начинается с подготовки внутреннего блока. Крепления монтажной пластины, присоединения трубок примерно такой дины как потребуется, одевания на них утеплителя. Всё это вместе с кабелем к внутреннему блоку обматывается лентой, как правило входящей в комплект сплитсистемы и лента фиксируется скотчем. Подготовленная таким образом трасса просовывается в подготовленное отверстие. Желательно предусмотреть всё так, чтобы при необходимости можно было относительно легко добраться к месту соединения трубок внутреннего блока с трубками трассы. То есть место соединения должно оказаться или снаружи стены, или внизу внутреннего блока.
Не забываем для изгибания трубок 3/8 и ½ использовать «пружинки». Трубку ¼ аккуратно, то есть радиус изгиба больше 10 диаметров, можно гнуть и без пружинки. Что касается момента затяжки накидных гаек и, немного забегая наперёд, клапанов магистралей. Понятно что не у каждого найдётся динамометрический шестигранник или динамометрический рожковый ключ на 16, поэтому пользуемся правилом. Клапаны под шестигранник затягиваем исключительно усилием пальцев, накидную гайку трубки ¼ исключительно кистевым усилием, накидную гайку трубки 3/8 кистевым усилием чуть-чуть помогая локтем. Желательно предварительно на чём-то потренироваться.
Для развальцовки есть простые конусные развальцовки — их лучше вообще не покупать так как они из одноразового силумина, конусные эксцентриковые — считаются получше, ака профессиональные — хороши когда исправные, и двух этапные: дронирование и формирователь конуса. Вот именно двухэтапная развальцовка и входит в состав набора Зубр.
После развальцовки надо внимательно рассмотреть сформированную привалочную поверхность через лупу. Если есть задиры или трещины — подрезать и перевальцевать. Зубр понравился. Да, в два этапа не очень быстро, зато 0% брака, но после небольшой доработки. Доработка заключается в том, что надо вложить в конус формирователя привалочной поверхности небольшой кусочек полипропилена от трубы водопроводной, чтобы предотвратить проворачивание конуса относительно медной трубки, так как такое проворачивание может привести к образованию кольцевого задира. Полипропилен расплющивается внутри и играет роль упорного подшипника.
Присоединяем трубки и кабели к наружному блоку, а манометрический блок к заправочному порту через открыватель ниппеля (открыватель в положении закрыто!). Обе медные трубки должны быть с некоторым запасом и не должны быть жёстко закреплены к стене в непосредственной близости к месту присоединения, так как, во-первых, через них будет передаваться вибрация на стену, и, во-вторых, наружный блок имеет некоторую подвижность за счёт пружинных виброопор, что может создавать ненужное механическое воздействие на присоединение трубки к наружному блоку.
К манометрическому блоку присоединяем вакуумный насос. Включаем насос, открываем соотв. кран манометрического блока — проверяем что с присоединёнными рукавами и насосом всё в порядке, стрелка должна уйти немножко в минус. Открываем ниппель, стрелка уйдёт на 0 и через некоторое небольшое время снова покажет тот же минус. Даём вакуумному насосу так поработать минут 15-20. Это нужно чтобы влага попавшая вместе с воздухом испарилась и удалилась. Закрываем кран на манометрическом блоке, выключаем насос. Ждём несколько минут, стрелка манометра должна оставаться там где была. Тут конечно сложно определить изменилось что-то или нет по стрелочнику, цифровик в режиме теста вакуумирования лучше. Чтобы убедиться окончательно что всё хорошо, опрессовываем. Открываем шестигранником клапан на газовой, той что толще, магистрали. Точнее приоткрываем и тут же закрываем, так чтобы манометр показал несколько бар, этого достаточно. И дедовским способом, мыльным раствором и кистью, проверяем герметичность всех соединений. Полезно при этом пошатать наружный блок на виброопорах. Если пузырей не видать, давление не уменьшается: Закрываем и снимаем открыватель ниппеля, ставим крышку-заглушку, открываем обе магистрали шестигранником — сначала газовую, потом жидкостную, ставим заглушки на место.
Важный момент. Так как герметичность всех соединений и заглушек обеспечивается привалочными поверхностями, эти привалочные поверхности нужно защитить от коррозии. Промазываем силиконовым герметиком накидные гайки с обоих сторон и заглушки. Именно заглушки своими привалочными поверхностями обеспечивают необходимую постоянную герметичность тех мест где они накручены.
Подаём питание на кондиционер и включаем его в нужном режиме. Кондиционер производит самотестирование и включается в работу примерно через полминуты. Если трасса не более 5 метров дозаправка фреоном не требуется.
Что же у меня получилось. Как и ожидалось, в мороз ниже -25 градусов 24-ка не справляется самостоятельно, поэтому ей в помощь работает масляный конвектор на 2,4 кВт у входной двери. И это неплохо - надо же где-то просушить перчатки, обувь. Это «старинный» масляный конвектор из 90-х, тогда металла не жалели, он примерно в 2 раза больше по размерам чем современные маслянные конвекторы на туже мощность. Это хорошо, благодаря большей удельной площади конвективного теплообмена он не раскаляется, об него невозможно обжечься, он менее пожароопасен. А в современных масляных ковекторах я бы посоветовал заизолировать внутри ТЕН бОльшей мощности. Заизолировать навсегда, так чтоб даже по ошибке невозможно было включить конвектор на полную мощность. Воздушные электрические конвекторы я бы вовсе запретил продавать.
Остальные кондеи 9-ка в санузле, 9-ка в бане и 18-шки, справляются со своей задачей в любой мороз. Правда ниже -39 ещё не было за время такого отопления.То что слив разморозки будет обмерзать я ожидал, но не ожидал что так быстро! Обязательно нужно делать незамерзающую «дорожку» от теплообменника наружного блока к сливному отверстию. Достаточно полметра греющего кабеля 10 Вт/м. Чтобы кабель не грелся постоянно подключил кабель через термостат KSD-301-5-NC, 250V, 10A, 5°C. Видел статью где автор заморочился и сделал включение греющего кабеля только во время разморозки. То что сплит система перешла в режим разморозки автор статьи определял по температуре теплообменника и наружной температуре. Как по мне, слишком сложно. Поэтому просто через KSD. Два варианта: KSD в месте соединения греющего и питающего кабелей и KSD на некотором удалении от греющего кабеля. Второй вариант более правильный, наверное, но оба рабочие. Много фото - листайте.
Определить что не хватает фреона с системе просто. При работе на обогрев при недостатке фреона покрываются инеем место присоединения жидкостной магистрали на наружном блоке, то есть переход фреона из жидкой фазы в газообразную происходит сразу у наружного блока. При работе на обогрев при недостатке фреона горизонтальными полосами обмерзает теплообменник наружного блока. Добавить фреон R32 довольно просто, для этого даже не нужен манометрический блок. Но для начала разберёмся что же показывает манометрический блок. Манометрический блок показывает давление, самая внешняя шкала, и температуру равновесного состояния жидкой и газообразной фазы при этом давлении. У стрелочного манометрического блока шкала температур для фреона R32 самая внутренняя, маленькая и с крупным шагом, толком по ней ничего не разобрать.
Поэтому стрелочный манометрический блок отложим в сторону. Включаем цифровик и выбираем фреон R32. Манометрический блок показывает избыточное давление 0 чего-то там, неважно какие единицы давления выбраны, и температуру -51,8. Всё правильно, при температуре -51,8 жидкая и газообразная фазы фреона R32 не создают избыточного давления, то есть это точка начала кипения.
Подключаем баллон с фреоном R32 к цифровику.
1338 KPa и 18,8 градусов Цельсия. Проверяем пирометром.
19,8 градусов цельсия. Ну да, кто то немножко врёт, или цифровик, или пирометр. Впрочем неважно, это всё равно гораздо точнее чем на глаз по стрелочнику.
Если фреон в системе работающей на охлаждение сделал своё дело, то есть испарился во внутреннем блоке и нагревшись до температуры в комнате вернулся обратно к наружному блоку, и в эту же точку подключить в газовой фазе баллон, долго находившийся и только что вынесенный из этой комнаты, то … ничего не произойдёт. Это равновесное состояние и есть цель процедуры заправки.
Поэтому, переводим кондей в режим охлаждения и устанавливаем температуру ниже чем в помещении с небольшим запасом. Например, 17 градусов. Чтобы фреон гарантированно отработал устанавливаем максимальный режим работы вентилятора внутреннего блока. Подключаем баллон с фреоном, вынесенный из этого помещения, (рукавом с открывателем ниппеля) к наружному блоку. Заправка производиться в газообразной фазе, то есть баллон краником вверх. До заправки баллон нужно взвесить, да хоть на кухонных весах. Не забываем чуть-чуть продуть рукав фреоном слегка ослабив накидную гайку на открывателе ниппеля. Открываем кран на баллоне, открываем ниппель, открываем клапан шестигранником. (Внимание, клапан этот имеет два положения закрыто и открыто, оставлять посередине не нужно.) Будет слышно шипение. Когда баланс установиться шипение прекратиться. Лишнего кондей не возьмёт. Однако может взять недостаточно (!) если дозаправляете много по сравнению с тем что в баллоне. Дело в том, что испаряясь внутри баллона фреон охлаждает баллон, на баллоне может даже иней образоваться. Из-за этого необходимое равновесное состояние описанное выше не будет достигнуто. Контролируйте температуру баллона пирометром. Если температура баллона стала ниже чем та что установили пультом, процедуру надо повторить. Понятно, придётся подождать час или два. Второй раз уже точно много не возьмёт, поэтому от испарения фреона баллон сильно не остынет и баланс установиться правильный. Не забывайте каждый раз взвешивать баллон. Не нагревайте баллон источниками тепла и не выставляете на солнце, это очень опасно.
Пока я дозаправлял только те свои кондеи которые в летний период работали в режиме авто. То есть самостоятельно переключались из режима охлаждения в режим нагрева и наоборот. Летом бывают периоды прохладные ночью и солнечные днём, кондеи могли переключаться два раза в сутки. Такое уж у нас лето. Мне показалось что какая-то взаимосвязь между работой в автоматическом режиме, то есть довольно частыми переключениями между режимами, и возникновением необходимости дозаправки есть. Ещё пришлось заправлять 18-шку которую поставил брату, почти полностью. Заканчивая строительные работы ему потребовалось «чуть-чуть пошевелить» наружный блок, а я к тому же жёстко трубки закрепил к стене. В результате герметичность газовой магистрали нарушилась.
Про охрану труда специфическую для этого вида работы. Да, небольшая неприятность всё же случилась. При отсоединении трубки от баллона, уже когда складывал инструменты внизу, фреон в жидкой фазе попал на матерчатые перчатки в которых я работал. Подумаешь, чуть-чуть брызнуло на перчатки. Я даже значения этому не придал, продолжил работать и снял перчатки только когда закончил работу. И тут я обнаружил что у меня термический ожог двух пальцев второй степени.
Это конечно стечение обстоятельств: кран на манометрическом блоке перекрыл, а на баллоне нет, баллон положил на бок и жидкая фаза затекла в рукав, матерчатые перчатки и, самое главное, температура кипения фреона R32 фреона -52 градуса. От такой температуры обморожение можно и летом получить.
Резюмируя скажу: то что начиналось как вынужденный эксперимент привело к весьма неплохому результату. Прожили три зимы. Последнюю зиму кондеями отапливался не только дом, но и баня. В доме 24 градуса, в бане 17 достаточно. Затраты терпимые, несмотря на плохие теплоизолирующие свойства ограждающих конструкций.
Сейчас уже по деревне тянут газ, 50% стоимости услуг по догазификации и оборудования я уже оплатил. Отопительные приборы и обвязка к ним куплены. Но не хочется портить интерьер избы трубами, на втором этаже оставлю наверное как есть, по крайней мере, покаместь.