Утепление крыши. «Кровельный пирог»

 

Утепляют крышу с целью создания жилых условий в мансардном помещении или на чердаке. Этим занимаются после укладки кровельного покрытия, настилая несколько слоев специального материала (так называемый «кровельный пирог»), среди которых есть теплоизоляционный и пароизоляционный (рис. 200).

Рис. 200. Конструкция «кровельного пирога»: 1 – вентиляция, 2 – шаговая обрешетка, 3 – контробрешетка, 4 – кровельное покрытие, 5 – снегозадержатель, 6 – пароизоляция, 7 – стропильная система, 8 – гидроизоляция, 9 – теплоизоляция, 10 – водосточная система

 

Теплоизоляционный материал предназначен для сохранения тепла в помещении, сокращения потерь тепла в зимний период, а также звукоизоляции. Сегодня в специализированных магазинах большой выбор теплоизоляции, но наиболее эффективным считается материал из минеральной ваты на основе базальтового волокна. Он продается в виде пластов (плит) или в рулонах. Его размещают на внутренней стороне крыши, укладывая и закрепляя в пространстве между стропильными ногами (рис. 201).

Рис. 201. Пласты теплоизоляционного материала легко помещаются на внутренней стороне крыши

 

При попадании влаги теплоизоляционный материал теряет свои свойства и может сгнить в течение короткого периода времени, поэтому в «кровельном пироге» обязательно применяется пароизоляционный материал – специальная пленка, которая препятствует конденсации водяных паров. Ее кладут с внутренней стороны крыши на теплоизоляционный материал, тщательно заклеивая скотчем или герметизирующей лентой все стыки.

Таким образом, теплоизоляционный материал с внутренней стороны надежно защищен от влаги и пара. С наружной еще при устройстве кровли укладывается гидроизоляция (толь, рубероид или специальная гидроизоляционная пленка), которая также препятствует попаданию влаги.

Кроме вышеперечисленных материалов, в «кровельном пироге» делают вентиляционный зазор, предназначенный для свободной циркуляции воздуха в подкровельном пространстве. Для этого в карнизном свесе (в так называемой подшивке свеса) предусматривают специальные отверстия, а на коньке крыши устанавливают вентиляционные элементы.

Все слои «кровельного пирога» необходимо устанавливать в определенной последовательности, что обеспечит длительный и эффективный срок эксплуатации здания.

 

 

Глава 10

Отопление

 

Виды котлов

 

Отопление в частных домах представляет собой автономную систему снабжения теплом и горячей водой, где в качестве генераторов тепла используются современные котлы – устройства для преобразования энергии, поступающей от энергоносителя, в тепловую энергию (рис. 202).

Рис. 202. Современный котел

 

Нагрев воды, поступающей в котел в результате ее естественного или искусственного движения (с помощью насоса), осуществляется путем сжигания органического вида топлива или электричества. Существует несколько типов котлов, которые отличаются друг от друга используемым видом топлива:

• котлы на твердом топливе;

• электрические котлы;

• газовые котлы;

• котлы на жидком топливе;

• комбинированные, сочетающие в себе возможности работы с разными видами топлива.

Котлы различаются по типу установки – напольные и навесные.

Котлы на твердом топливе бывают исключительно напольные, что объясняется спецификой подачи топлива (рис. 203). Для этих котлов используют дрова, уголь или торф. Затапливается котел следующим образом: загружается топливо, кладется бумага или дрова, все обливается специальным составом и поджигается. Вода нагревается и циркулирует по всей системе отопления. Средний период между загрузкой топлива составляет 5–7 часов (в зависимости от сырости дров и уличной температуры).

Рис. 203. Схема котла на твердом топливе: 1 – автоматический регулятор тяги, 2 – камера подогрева воздуха, 3 – заслонка переключения, 4 – телескопная труба, 5 – камера полного сгорания, 6 – распределитель воздуха, 7 – зона горения и генерации, 8 – топливо

 

Однако в продаже имеются котлы, в которых перерывы между подачами топлива значительно больше. Например, в пиролизных топливо в процессе горения разлагается на летучую часть и кокс. Для топки такого котла требуется максимально сухая древесина. Сухие дрова сгорают быстрее недосушенных, но при этом имеют высокую теплоотдачу (жар), что позволяет быстро нагревать воду и повышать температуру в доме. Уголь, тлея, способен большой период времени поддерживать температуру. Оптимальный вариант – сочетание угля и дров.

Существуют твердотопливные котлы длительного горения, где промежуток между подачей топлива составляет 7-34 часа. Это обеспечивается специальной конструкцией котла, позволяющей сжигать не все топливо сразу, а слоями: вначале – верхний, потом – находящийся чуть ниже и так до самого дна. Это достигается путем распределения воздуха. Кислород подается лишь в верхнюю часть загрузочного отсека, после чего распределитель опускается чуть ниже и т. д. Для таких котлов используются брикеты из древесных опилок, дрова или торфяные брикеты.

Котлы на твердом топливе просты в эксплуатации, но требуют постоянного присутствия в доме человека. Сегодня их используют преимущественно в районах, где нет возможности провести природный газ или в качестве временной установки, если, например, газификация планируется через некоторое время. Современные котлы на твердом топливе чаще всего являются универсальными, то есть имеют возможность замены вида топлива при небольших изменениях. Их конструкция позволяет установить газовую горелку и использовать котел в дальнейшем как газовый.

В электрических котлах вода нагревается с помощью электричества. Они просты в эксплуатации и функциональны. В отличие от всех остальных типов для них не требуется установка дымохода, так как отсутствуют продукты сгорания (рис. 204). Электрокотлы легкие и не требуют постоянного добавления топлива, поэтому практически все – настенные. Для их установки необходимо трехфазное питание, что рекомендуется учитывать при вводе в дом электричества.

Рис. 204. Электрический котел можно размещать в любом месте, так как он не требует установки дымохода

 

Конструкция электрокотлов предусматривает датчики температуры жилого помещения и теплоносителя, позволяющие устанавливать желаемый температурный режим помещения.

Недостатком электрокотла может стать лишь нерегулярность подачи электроэнергии в районе, так как в случае ее аварийного или планового отключения система отопления не сможет функционировать, что может повлечь за собой охлаждение всего дома. Кроме того, в районах с суровым климатом и очень низкой температурой в зимний период содержание этого котла может стать обременительным в плане денежных расходов на энергию.

Газовые котлы – наиболее распространенный тип котлов, так как газовое топливо относительно недорогое и бесперебойное. Газовые котлы в зависимости от конструкции могут быть напольными и навесными (рис. 205, 206).

Рис. 205. Навесной газовый котел

 

Рис. 206. Напольный газовый котел

 

Напольные котлы устанавливают на специальную подставку, чаще всего из красного кирпича, высотой 15–20 см (рис. 207).

Рис. 207. Устройство подставки – обязательное требование для допуска котла к эксплуатации

 

К котлу обязательно подводится дымоход, а в самом помещении устанавливается труба, дающая приток воздуха для правильной циркуляции и поступления кислорода. Помещение, где установлен котел, обязательно должно быть ограждено стенами от других комнат и иметь стеклянную дверь. Продукты сгорания удаляются в вертикальный дымоход под естественным давлением. Навесные газовые котлы имеют возможность принудительного дымоотвода. В этом случае труба дымохода располагается горизонтально от котла через стену наружу, а система «труба в трубе» позволяет не устанавливать приточку в помещении, так как через горизонтальную трубу происходит выход воздуха с продуктами сгорания и приток свежего. На таких котлах установлена газовая горелка закрытого типа, которая не нуждается в притоке кислорода из помещения. Для обеспечения безопасности газовые котлы обязательно снабжены датчиками, которые в случае гашения огня мгновенно перекрывают поступление газа с помощью клапанов (рис. 208).

Рис. 208. Специальный клапан перекрывает поступление газа в случае неожиданного гашения огня

 

Газовые котлы могут также быть оборудованы датчиками температуры, что позволяет регулировать нагрев воды в системе отопления (рис. 209, 210).

Рис. 209. Простой датчик показывает температуру воды в котле

 

Рис. 210. Автоматический датчик позволяет устанавливать желаемую температуру

 

Современные навесные котлы полностью автоматизированы (рис. 211). Работают они с помощью электричества, поэтому при их установке требуется отдельная розетка. Это их слабая сторона, так как в случае отключения электроэнергии котел перестает работать. Во избежание такой неприятной ситуации рекомендуется использовать стабилизатор сети.

Рис. 211. Если в помещении произойдет утечка газа и его концентрация достигнет определенной величины, то специальный клапан перекроет подачу, послышится звуковой сигнал

 

Монтаж и запуск газового котла возможны лишь в присутствии специальных служб. Органы пожарного надзора обязательно проверяют установку дымохода и тягу в нем, газовые службы осуществляют врезку газовой трубы на улице (присоединение трубы дома к основной магистральной, идущей по всей улице) и производят пробный запуск внутри помещения (рис. 212).

Рис. 212. После запуска газа счетчик обязательно опломбируется

 

Котлы на жидком топливе работают на солярке. При покупке котла сразу приобретают и емкость от 2 до 5 т, в которой будет находиться топливо. Ее лучше всего вынести за пределы дома и закопать в землю. Современные котлы универсальны, то есть легко переводятся на потребление газа при замене горелки. Именно поэтому их чаще всего приобретают как временное устройство отопления и при газификации местности, где расположен частный дом, конструкцию изменяют.

Комбинированные котлы могут работать на нескольких видах топлива, например, на твердом и газе. Достаточно лишь поменять горелку, что не требует каких-либо специальных навыков. Эти котлы удобны в том случае, если к только что построенному частному дому еще не подвели газ, но планируют это сделать в ближайшее время или в районе наблюдаются периодические сбои с подачей газа.

В зависимости от конструкции котлы отопления бывают двухконтурными или одноконтурными. Одноконтурные предназначены для нагрева или теплоносителя системы отопления, или системы горячего водоснабжения (так называемый газовый водонагреватель) (рис. 213).

Рис. 213. Газовая колонка работает как проточный водонагреватель и может устанавливаться отдельно от котла

 

Двухконтурные котлы при специальной конструкции имеют возможность одновременного нагрева как системы отопления, так и системы горячего водоснабжения.

 

Установка котла

 

Установка и размещение котла должны отвечать всем требованиям безопасности.

1. На кухне может быть размещен тепловой агрегат (котел) мощностью до 60 кВт. При наличии газовой плиты, проточного водонагревателя и котла отопления помещение должно иметь высоту не менее 2,50 м, общий объем не менее 15 м3 плюс 0,2 м3 на 1 кВт мощности котла. Например, мощность котла 10 кВт, соответственно, минимальный объем кухни должен составлять 15 + 10 x 0,2 = 17 м3.

В кухне также необходима и вентиляция: объем вытяжки должен быть равен трехкратному воздухообмену помещения в час, приток в объеме вытяжки плюс количество воздуха на горение газа (рис. 214). Естественная циркуляция воздуха на кухне организуется при помощи форточки. В нижней части двери должна быть решетка или зазор площадью не менее 0,025 м2.

Рис. 214. На трубу-приточку рекомендуется устанавливать заслонку

 

2. Тепловой агрегат устанавливается в отдельном помещении (например, на цокольном или подвальном этаже) при суммарной мощности всех систем отопления и горячего водоснабжения (котел и водонагреватель) не более 150 кВт. Высота этого помещения должна быть не менее 2,50 м, общий объем не менее 15 м3. Стены помещения (котельной), отделяющие его от жилых комнат, должны соответствовать требованиям пожарной безопасности и иметь предел огнестойкости 0,75 часа и предел распространения огня по конструкции равный нулю. Обязательна и установка окна – остекление должно быть не менее 0,03 м2 на 1 м3 помещения. Эта мера обеспечивает безопасность дома, так как стекло является наиболее слабым местом и в случае взрыва газ разобьет окно и выйдет наружу. В противном случае сила взрыва может деформировать стены и нанести большой ущерб всему зданию. Объем вытяжки и приточки рассчитывается так же, как и при установке котла на кухне.

3. Тепловой агрегат располагается в помещениях цокольного, подвального этажей или пристроенного помещения при суммарной мощности всех систем отопления и горячего водоснабжения не более 350 кВт. Высота помещения должна быть не менее 2,50 м, общий объем не менее 15 м3, стены с пределом огнестойкости 0,75 часа и пределом распространения огня равным нулю. Остекление должно быть не менее 0,03 м2 на 1 м3 помещения. Объем вытяжки должен быть равен трехкратному воздухообмену помещения в час, приток в объеме вытяжки плюс количество воздуха на горение газа (рис. 215).

Рис. 215. Помещение котельной

 

Системы отопления

 

Основное предназначение системы отопления – обогревать помещения в доме. Она состоит из взаимосвязанных элементов, бесперебойная работа которых обеспечивает выполнение этой функции. Поэтому лишь правильная установка системы может гарантировать равномерный теплообмен в зимний период. Температуру в доме поддерживают тепловой агрегат для отопления, теплопровод (трубы) и тепловые приборы (радиаторы). Наиболее распространенный теплоноситель – вода, которая, нагреваясь в котле, движется по всей системе трубопроводов и отопительных приборов.

Системы отопления по типу движения в них жидкого теплоносителя разделяются на естественную и искусственную циркуляцию (насосную).

Принципы работы естественной циркуляции следующие.

Вода нагревается в котле и начинает подниматься по подающему стояку вверх. Это происходит благодаря естественным физическим законам – плотность горячей воды меньше, поэтому под своим давлением она продвигается вперед. Растекаясь по трубам, она отдает часть своего тепла отопительным приборам. Обойдя весь дом и остыв, вновь попадает в котел для нагрева.

Такая система отопления надежна и эффективна, но для ее правильного устройства предполагается довольно большой диаметр труб определенной конфигурации, создание которой требует точных расчетов угла наклона. При строительстве частных домов эта система используется редко, так как широкие трубы, расположенные вдоль всех стен, затрудняют расстановку мебели.

Основное преимущество естественной циркуляции – независимость от электричества, то есть в случае аварийного или планового отключения электроэнергии система будет полноценно функционировать и сохранять тепло в доме.

Искусственная (принудительная) циркуляция происходит при помощи насоса, который заставляет воду двигаться (рис. 216). Насосы устанавливаются на обратную трубу непосредственно перед котлом. Искусственная циркуляция позволяет использовать трубы небольшого диаметра, которые можно скрыть в стенах или полу, и устанавливать различные конфигурации радиаторов.

Рис. 216. При помощи насоса происходит искусственная циркуляция воды в системе

 

Система отопления состоит из котла (газового, на твердом или жидком топливе, электрического), отопительных приборов (радиаторов батарей), теплопроводов (труб чугунных, стальных, из металлопластика или полипропилена), устройства обеспечения безопасности и устройства управления тепловыми режимами.

Перед выбором и приобретением котла необходимо определить точное место его расположения. Если планируется котельная, то нужно подготовить помещение: остеклить его, соорудить подставку под напольный котел и т. п. (рис. 217).

Рис. 217. Навесной котел легко устанавливается и занимает мало места

 

Мощность котла должна соответствовать площади возведенного здания. Точные расчеты делают специализированные компании, осуществляющие проект отопления, но приблизительно посчитать можно самостоятельно, ориентируясь на то, что в правильно построенном и утепленном доме с высотой потолков не больше 3 м требуется около 1 кВт на 10 м2 общей площади.

Выбор труб во многом зависит от типа отопительной системы и материала радиаторов: для естественной циркуляции идеально подходят стальные трубы, для искусственной преимущественно используют металлопластик или полипропилен, которые легко соединяются с алюминиевыми и чугунными радиаторами. Стальные трубы с чугунными радиаторами последнее время используются редко. Все трубы должны иметь хорошую герметичность, минимальное гидравлическое сопротивление и быть устойчивыми к высокой температуре теплоносителя.

Отопительные приборы (батареи) являются основной частью всей системы отопления, так как именно они передают тепловую энергию в помещение. Наиболее распространенные типы радиаторов – чугунные и алюминиевые, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.

Чугунные батареи благодаря своим физическим характеристикам долго держат тепло, что актуально в случае аварийного отключения электричества (при принудительной циркуляции) или при использовании котлов на твердом топливе. Недостатки: сложность в монтаже, тяжелый вес и неэстетичный вид. Кроме того, при эксплуатации таких радиаторов газовые котлы рекомендуется периодически (1–2 раза в год) очищать от ржавчины (рис. 218).

Рис. 218. Чугунные радиаторы обладают хорошей теплоотдачей, но редко устанавливаются в деревянных домах

 

Алюминиевые батареи имеют эстетичный вид, легко устанавливаются и не ржавеют, но в случае внезапной остановки работы котла быстро остывают (рис. 219).

Рис. 219. Алюминиевые радиаторы имеют эстетичный внешний вид и чаще используются в индивидуальном жилищном строительстве

 

Кроме чугунных и алюминиевых батарей, в индивидуальном строительстве иногда используют и стальные панельные радиаторы, которые представляют собой две сваренные пластины с выштампованными в них углублениями, образующими коллекторы и соединительные каналы. Основное преимущество этих батарей – эстетичный вид и относительно невысокая цена. Они быстро нагреваются и хорошо отдают тепло в помещение, но имеют существенный недостаток – не рассчитаны на высокое давление (могут деформироваться). Лучше ими пользоваться в районах с умеренным климатом и мягкими зимами (рис. 220).

Рис. 220. Стальные радиаторы быстро нагреваются, но могут деформироваться

 

Для обеспечения безопасности устанавливается расширительный бачок, который соединяется с системой отопления. Теплоноситель, нагреваясь, расширяется и оказывает давление на конструкцию системы отопления, что в случае замкнутого контура может повредить трубопровод и отопительные приборы. Во избежание этого устанавливается автоматический расширительный бачок, имеющий специальный клапан, который при возникновении избыточного давления срабатывает и выпускает часть теплоносителя (рис. 221).

Рис. 221. Автоматический расширительный бачок устанавливается в котельной

 

Существует также расширительный бачок без клапана. Он представляет собой емкость с небольшим уровнем воды и устанавливается на самую высокую точку отопительной системы – последний этаж жилого помещения или чердак. Если бачок размещается на чердаке, то его необходимо утеплить.

Современные агрегаты для отопления самостоятельно управляют тепловыми режимами при помощи термостатов – устройств, включающих или отключающих горелку в котле при достижении заданной температуры носителя или воздуха.

 

Дымоход

 

Дымоход предназначен для удаления продуктов сгорания из котла и необходим для полноценного его функционирования. Установка дымохода требует особой внимательности. Он должен быть абсолютно герметичным, иначе продукты сгорания попадут в помещение и нанесут вред здоровью жильцов.

Дымоходы разделяются по типу установки на внешние приставные, двойные горизонтальные и внутренние вертикальные. Внешний приставной дымоход выводит все отработанные газы на улицу при помощи естественной тяги. От котла труба выводится через стену на улицу. А на улице дымоход поднимается к крыше. Крепится к стене хомутами и боковой рамой. Двойной горизонтальный используют лишь в котлах с принудительной тягой. Для его установки требуется проделать соответствующее по диаметру отверстие в стене, к которой прикреплен навесной котел (рис. 222).

Рис. 222. Для горизонтального дымохода необходимо небольшое отверстие, через которое труба выходит наружу

 

Внутренний вертикальный дымоход поднимается от котла на крышу внутри дома, проходя через все перекрытия. Поскольку температура в котле высокая и стенки горячие, то его необходимо изолировать. Делается это с помощью специального толстого изолирующего материала, лучше всего фольгированного, таким образом, чтобы слой фольги находился с внешней стороны. Слоем утеплителя рекомендуется обмотать и часть трубы, находящуюся на крыше (рис. 223). Так как подобная конструкция выглядит неэстетично, ее рекомендуется закрыть, например, кирпичной кладкой или панелями.

Рис. 223. Теплоизоляционным материалом можно обмотать наружную часть внутреннего вертикального дымохода

 

Высота труб над крышей рассчитывается исходя из расстояния от конька до трубы. Если оно до 1,5 м по горизонтали, труба должна быть выше конька на 0,5 м, от 1,5 до 3 м – не ниже конька, более 3 м – ниже уровня конька.

 

Материалы для отопления

 

Металлопластик

 

Металлопластиковые трубы широко применяются в качестве трубопроводов в системе отопления частных домов, так как они просты в монтаже и стойки к коррозии и отложению осадка на внутренней части. Металлопластик состоит из трех слоев – внутренний и внешний из сшитого полиэтилена, средний из алюминия, все скрепляется специальным клеем (рис. 224).

Рис. 224. Металлопластиковая труба состоит из трех основных и из двух дополнительных слоев клеящего состава

 

Металлопластиковые трубы, применяемые для отопления, имеют рабочую температуру 95° при 10 бар давления, максимальная составляет 110°, но производители не рекомендуют использовать ее долго, так как это приводит к ускоренному износу материала.

Такие трубы легко гнутся, что упрощает их разводку по всему дому. Соединение осуществляется без сварки, с помощью фитингов, что важно в деревянном доме, где проведение сварочных работ пожароопасно.

Фитинги бывают двух видов – резьбовые и компрессионные. Соединение с помощью резьбовых фитингов осуществляется обычными гаечными ключами, для пресс-фитингов необходим специальный прессующий инструмент. Выбор определенного типа зависит от места применения – соединения с пресс-фитингом уже нельзя разорвать, и поэтому их используют в местах, где трубы планируется убирать в стену или в пол. Резьбовые фитинги можно при необходимости разобрать (рис. 225).

Рис. 225. Соединение резьбовых фитингов осуществляют обычным ключом

 

Перед покупкой металлопластиковых труб необходимо произвести замеры. Трубы скручиваются бухтами (кольцами), и в магазинах продавцы отрежут специальными инструментами нужную длину (рис. 226). Поэтому рекомендуется заранее рассчитать не только общую длину всех труб, но и конкретно на каждом участке. Металлопластиковые трубы легкие, и поэтому с помощью специальных элементов их прикрепляют к стене. Таким образом они жестко фиксируются на определенном месте (рис. 227).

Рис. 226. Металлопластиковые трубы продаются в виде скрученных бухт

 

Рис. 227. Крепежный элемент предназначен для поддержания труб

 

Полипропилен

 

Полипропиленовые трубы благодаря своим физическим характеристикам получили широкое распространение при строительстве индивидуального жилья.

Полипропилен получается путем соединения пропилена и этилена в определенных пропорциях и дальнейшей их полимеризации. Так возникает прочный, легкий и надежный материал (рис. 228). Для отопления выпускают специальный вид труб – полипропиленовые с армированной фольгой внутри или снаружи. Она препятствует проникновению в систему кислорода, который негативно влияет на полипропилен и может привести к деструкции материала.

Рис. 228. Полипропилен – твердый материал, выдерживающий высокую температуру

 

Рабочая температура полипропиленовых труб отопления – 95° при 0,4 мПа. Кратковременное повышение до 100–110° допустимо и не приведет к разрушению материала.

Для соединения полипропиленовых труб используют специальный паяльный аппарат. Для этого помещенные в устройство концы труб (или конец трубы и наконечник фитинга) нагреваются до температуры плавления и плотно свариваются. Это соединение прочное и долговечное (рис. 229).

Рис. 229. Для соединения полипропиленовых труб необходимо приобретать специальные фитинги

 

Срок эксплуатации, заявленный производителями, составляет 25 лет при соблюдении рабочей температуры теплового носителя (95°) и давления. При нарушении правил эксплуатации полипропиленовых труб возможно появление выпуклостей на внешнем слое. Такие вздутия могут появляться в нескольких местах одновременно – они портят внешний вид труб, хотя и не меняют физические характеристики полипропилена. Тем не менее в случае их обнаружения рекомендуется заменить этот участок трубы и внимательно следить за температурой воды в системе отопления.

Монтировать полипропиленовые трубы можно самостоятельно – для этого необходимо лишь приобрести специальный аппарат, работа с которым не требует какого-либо обучения или уровня допуска (рис. 230).

Рис. 230. Полипропиленовые трубы намного эстетичнее окрашенных стальных