Типовые схемы разводки отопления в частном доме: полная классификация вариантов устройства. Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство

Отопление частного дома своими руками схемы

Если вы всерьез подошли к вопросу, как сделать отопление в частном доме, начните с того, что решите, будет ли отапливаться всё жилище, либо акцент делается на отдельных комнатах - это поможет избежать лишних затрат при подборе техники.

Процесс подготовки и проведения работ состоит из следующих этапов:

• составление чертежа и расчет мощности;
• выбор качественного оборудования;
• подготовка места для расположения отопительной системы;
• монтаж отопления;
• подключение оборудования.

Система отопления частного дома своими руками

Прежде чем приступить к организации отопления, нужно составить схему прокладки коммуникаций. Для этого предстоит выбрать, какую систему установить: водяную, паровую, электрическую или открытого огня. Её выбор зависит от финансовых возможностей, личных вкусов и целесообразности установки в помещении. В схеме должны учитываться все элементы отопительной системы. Также на стадии проектирования нужно провести расчет мощности.

Отопительные системы дачных домов и коттеджей отличаются типом используемой энергии, теплоносителем, методом установки, а также набором комплектующих.

Несмотря на различие в эксплуатационных характеристиках, принцип действия большинства состоит из нижеперечисленных этапов:

1. В котле подогревается: вода, пар, антифриз или масло.
2. Теплоноситель расходится по трубам, ведущим к радиаторам.
3. При движении по трубам нагретое вещество отдает тепло радиатору и теплообменнику которые установлены в бойлере или коллекторе, за счет этого и происходит нагрев воды.
4. После чего возвращается в котел, где опять нагревается и проходит весь цикл заново.

Вода, по праву, считается лучшим теплоносителем, благодаря следующим качествам:

• доступности;
• большой энергоемкости;
• аккумулятивным свойствам;
• экологической чистоте;
• безопасности.

Несмотря на все преимущества водяного отопления, включая легкость замены теплоносителя (слива) для замены части системы, существует и весомый минус: в зимний период вода замерзает и трубы могут лопнуть. Поэтому его следует выбирать в случае, когда частный дом прогревается постоянно (плохо подходит для дач, где зимой хозяева появляются очень редко).

Использование в качестве теплоносителя антифриза или масла решит проблему с замерзанием, но при сливе понадобятся специальные емкости и стоимость замены вещества обойдется достаточно дорого. Поэтому водяному отоплению и отдают предпочтение.

Нагрев жидкостей производится в котлах, для которых используется топливо: дрова или пилеты(евродрова) а также уголь, газ, электричество или солярка.

Водяное отопление частного дома своими руками схемы

Отопление при помощи воды отличается высоким качеством и простотой организации среди остальных типов обогрева. Системы разнятся видом топлива, на котором работают: жидком (солярка, мазут); твердом (уголь, торф, древесина); газу или электроэнергии. Рационально подбирать котел, исходя из доступности конкретного вида горючего.

При монтаже водяного обогрева применяют следующие типы труб: медные, стальные, из нержавеющих металлов либо полимерные. Поскольку от выбора материала зависит надежность и прочность системы, рассмотрим все варианты:

• Стальные трубы отличаются невысокой стоимостью и доступностью, однако они подвержены коррозии. Соединять их рекомендуют при помощи резьбы, так как при сварке места соединения будут ржаветь.
• Медные трубы характеризуются как самые долговечные и надежные, но довольно дорогие. Соединяют их при помощи пайки.
• Трубы из нержавеющих металлов будут самыми долговечными, при этом потребуют больших финансовых затрат. Соединяют такие трубы посредством резьбы.
• Полимерные трубы отличаются небольшой ценой при малой стойкости к перепадам температур. Их можно соединять пайкой либо посредством резьбы.

Водяное отопление отдельного дома, независимо от топлива которым нагревается теплоноситель, может быть одноконтурным и двухконтурным. Первый способ позволяет эксплуатировать систему для обогрева помещения либо нагрева воды, тогда как при втором совмещаются обе функции. Довольно практичным является прокладывание двух одноконтурных систем. Такой способ выгоден при подогреве воды в летний период и обеспечивает экономную работу котла.

Системы отопления частных домов различают по типу разводки: коллекторная, однотрубная и двухтрубная.

• В однотрубной схеме нагретая жидкость, двигаясь, постепенно теряет температуру, вследствие чего последние батареи будут неспособны отопить комнату.
• Наилучшим образом обогреть коттедж позволит двухтрубная система отопления. Этот способ предполагает подключение к радиатору двух трубопроводных веток. По одной подается нагретая вода, а по другой выводится охлажденная. Ветка с нагретым теплоносителем подводится параллельно ко всем батареям. Установка термостатов по линии подачи горячего теплоносителя перед радиаторами дает возможность регулировать температуру. Потери тепла при использовании данного способы незначительны.
• Коллекторная система считается самой передовой на данный момент. Она функционирует следующим образом: от коллектора ко всем радиаторам отходит 2 трубы (по одной поступает горячая вода, а вторая служит для возвращения остывшей). Её использование делает возможным регулирование температуры в любом из помещений и позволяет проводить ремонт, не отключая полностью отопление дома.

Расчет отопления подразумевает под собой точное определение необходимой мощности котла. Рассчитывают отопление частного дома по следующей формуле:

где W -мощность, кВт;

k - коэффициент поправки. Чтобы показатель мощности котла можно было рассчитать максимально точно вводятся специальные коэффициенты. Они зависят от общей температуры и погодных условий для различных областей (для Подмосковья и средней полосы России принято использовать коэффициент 1,2-1,5; для Урала и северных регионов 1,5-2; на юге 0,7-1,2).;

S - площадь коттеджа в метрах квадратных.

Отопление частного дома своими руками иногда организовывают следующим образом: вода, нагреваясь в котле, переходит в газообразную форму, затем попадает в отопительные батареи, где, становясь конденсатом, передает им тепло и, уже в жидкой форме, возвращается в котел. Существует два типа систем отопления паром: открытый и закрытый. В первом используют специальный бак для аккумуляции конденсата, а во втором - выпавший в осадок пар попадает в котел через установленную трубку с улавливателем.

Отопление в частном доме парового типа на сегодняшний день не актуально, и применяют его лишь на предприятиях, так как котел занимает много места, и к тому же он достаточно сложен и опасен в использовании.

Частный дом монтаж отопления. Печная система

Использование печей в качестве основной системы отопления с каждым годом встречается все реже, однако, именно они создают особую уютную атмосферу.

Существуют такие варианты печей, обеспечивающие эффективный обогрев:

• Металлические - просты в установке, быстро прогреваются, однако не обладают способностью аккумулировать тепло. Из-за своей малой общей теплоемкости печка отдает тепло лишь в течение 2 - 3 часов, а потом её нужно протапливать снова и снова. А это чревато значительным расходом топлива.
• Каменные - обеспечивают постоянный, более качественный обогрев (за счет массы в них дольше сохраняется заданная температура), но требуют сложной установки. Каменные отопительные печи бывают различных видов: отопительные (голландка); отопительно-варочные (шведки, русские печи); обычные варочные (печи под казан, барбекю); узконаправленные (каменка для бани, тепличные, гаражные печи). Такое разнообразие видов позволяет выбрать наиболее подходящий образец.

С рациональной точки зрения отличным решением станет отопительно-варочная печь. Поверхность исполняет одновременно две функции: служит для приготовления пищи и прогревает помещение. Из-за открытой комфорочной поверхности тепло печи растрачивается быстрее. Достаточно популярны печи-камины со стеклянной дверью, работающие как открытая либо закрытая печь.

Печное отопление может быть организовано двумя способами. В первом случае обогрев помещения производится за счет нагрева самой печи от продуктов горения (дров или солярки), такой способ часто встречается в деревнях, селах, поселках, но к нему можно отнести также и каминное отопление (подогрев воздуха). Во втором случае печь сжигая материалы подогревает теплоноситель собственным теплом или горячим воздухом, который поднимается и подается по трубам к нагревательному элементу. Далее нагретое вещество (вода, масло, антифриз) поступает в однотрубную, либо двухтрубную сеть.

Следует отметить, что печное отопление приемлемо лишь в жилищах небольшой площади. При обогреве больших коттеджей стоит рассмотреть другие варианты.

Отопление частного дома своими руками: преимущества газа как топлива

Наличие возле участка газопровода позволит вам провести газовое отопление частного дома своими руками.

Использование газа как топлива и соответствующего котла обладает рядом преимуществ:

• поддерживает необходимую температуру и долго сохраняет тепло;
• позволяет эффективно и безопасно обогревать достаточно большие здания;
• не создает необходимости заготовки дополнительных компонентов;
• позволяет корректировать и поддерживать заданную температуру, благодаря оснащению термостатами новейших газовых систем;
• снижает возможность возгорания, благодаря низкой температуре продуктов сгорания.

При газовом отоплении применяют однотрубную или двухтрубную разводку (особенности которых рассмотрены в разделе водяное отопление своими руками).

Монтаж отопления в частном доме вполне реально осуществить самостоятельно, однако выбрав газовый тип отопления, следует помнить, что проводить работы по монтажу оборудования могут лишь организации, имеющие необходимые разрешения.

Итог

Сделать отопление частного дома своими руками, используя схемы и советы, приведенные выше, вполне возможно. Нужно лишь помнить, что правильный выбор системы отопления зависит от доступности топлива, размеров отапливаемого коттеджа и ваших финансовых возможностей.

Время чтения ≈ 19 минут

Для тех, кто живет за городом либо просто в небольшом городке или посёлке, вполне полезно будет знать, как самому правильно сделать отопление в частном доме. Здесь очень важен подход как с финансовой, так и с практической точки зрения, то есть, хватит ли у меня денег на осуществление проекта и нужен ли мне тот или иной метод обогрева, чтобы обеспечить тепло во всех жилых комнатах здания. Безусловно, это вопросы личного характера, а мы сейчас разберём основные направления, которые используются в частном секторе, причём довольно успешно.

Три основных системы для отопления частного дома

Монтаж радиаторного отопления в частном доме

Есть много способов отопления домов в частном секторе, но в последнее время самыми востребованными можно назвать три из них, это:

1. Радиаторное отопление.
2. Система водяного тёплого пола.
3. Совмещение радиаторного отопления и системы водяного тёплого пола.

Может быть, кто-то скажет, что самым популярным на данный момент является печное отопление. Возможно. Тем не менее, речь всё равно пойдёт про автономное водяное отопление и способы его монтажа. Но перед этим нужно немного уделить внимания элементам отопительных систем, из которых делается сборка контура при любом варианте.

Приборы и элементы, используемые для отопления

Алюминиевые радиаторы разных размеров

Из радиаторов на сегодняшний день, если не говорить об их конфигурации, используются три типа, которые отличаются по металлу и это:

• чугун;
• сталь;
• алюминий;
• биметалл.

Коли уж речь идёт о частном секторе, то отопление может быть только автономным и только 0,1% частных домов подключены к централизованным котельным. Это те дома, которые когда-то строились предприятиями для своих рабочих, но со временем были выкуплены, а централизованное отопление в некоторых местах всё-таки осталось, хотя далеко не у всех.

• Значит, чугунные радиаторы отпадают сразу, так как они слишком долго нагреваются и требуют большого количества воды, что совсем не подходит для автономии — слишком много расходов.
• Стальные батареи, как секционные, так и панельные (неразборные) для частного дома подходят отлично – они имеют хорошую теплоотдачу и приятный внешний вид, но они начинают ржаветь и быстрее всех выходят из строя.
• Алюминиевые радиаторы предназначены исключительно для автономного отопления и этому есть две причины: во-первых, они не выдержат очень высокого давления и, во-вторых, в теплоноситель нужно домешивать специальные добавки, что невозможно при централизованной подаче воды.
• , это идеальный вариант, как для частного сектора, так и для многоэтажных домов. Они выдерживают самое высокое возможное давление, но в данном случае нас это не интересует, зато у них превосходная теплоотдача, а эксплуатационный ресурс почти приравнивается к чугуну, то есть, если у чугуна это 30-35 лет, то у биметалла это 25-30 лет.

Слои трубы из сшитого полиэтилена

Для системы тёплого пола даже не по инструкции, а по умолчанию должна использоваться труба из сшитого полиэтилена высокого качества.(PEX). Проблема здесь в том, что, во-первых, это дорогой материал, хотя и хороший и, во-вторых, при заливке второго слоя стяжки, который делается поверх системы тёплого пола, трубы нужно заполнять водой, чтобы их не расплющить раствором (это доставляет определённые неудобства). А вот практика показала, что для этой цели превосходно подходит более дешёвый металлопласт, только он обязательно должен быть бесшовным – это обеспечивает его прочность. Из собственного опыта могу сказать, что системы тёплых полов из металлопласта, уложенные 10-15 лет назад лично мной, до сих пор успешно функционируют.

Настройка двухконтурного конвекционного газового котла

Если говорить о котлах для водяного отопления, то они могут быть:

• газовыми;
• электрическими;
• дизельными;
• твердотопливными.

Как бы там ни было, но газовые агрегаты, безусловно, лучше всех и на это есть несколько причин. Во-первых, двухконтурные модели обеспечивают для дома горячее водоснабжение без установки бойлера косвенного нагрева, во-вторых, такие агрегаты могут быть не только конвекционными, но и конденсационными (низкотемпературными), энергозависимыми и энергонезависимыми, а также у современных моделей обязательно есть встроенный циркуляционный насос. Ещё газовые котлы любого типа снабжены встроенными группами различной аппаратуры: для автоматической регулировки температурных режимов и группой безопасности.

К сожалению, не в каждой местности есть возможность подключения к газовой магистрали и тогда чаще всего используют электрические котлы разного типа, но в 99% случаев, это ТЭНовые варианты, хотя некоторые предпочитают электродные или индукционные модели. Но и здесь не всё так гладко – в отдалении от города из-за старых трансформаторов порой не хватает напряжения для обеспечения нормальной работы электроагрегата и вот тогда приобретают дизельные или твердотопливные котлы. Конечно, это личное дело каждого, но дровяной котёл выигрывает перед дизельным по нескольким причинам. Во-первых, соляр дороже дров, во-вторых, для дров не нужны форсунки, без которых не обойтись дизелю и, в-третьих, твердотопливные котлы гораздо чище в эксплуатации (нет копоти и неприятного запаха).

Преимущества и недостатки водяного отопления

Комплексная система водяного отопления в частном секторе

Для начала, как всегда, о положительных качествах водяных систем отопления:

• Прежде всего отпадает необходимость ежедневной чистки и растопки печи.
• Микроклимат можно регулировать в каждой комнате в индивидуальном порядке.
• Можно уехать из дому даже на месяц, оставив котёл во включенном положении – он будет работать в заданном режиме.
• Эстетика монтажа, как радиаторного, так и напольного контура.
• Не придется заботится об ежегодной заготовке топлива на зиму.

Конечно, у этого способа есть и отрицательные стороны:

• Высокая стоимость оборудования (котёл, радиаторы, трубы).
• В радиаторном контуре в некоторых случаях возможны протечки воды.
• Если не использовать зимой систему отопления, то есть опасность разморозки.

Как видите, достоинств у водяного отопления гораздо больше, нежели недостатков и это неудивительно – всё-таки, такие конструкции, это дитя научно-технического прогресса. К тому же, такой вид теплоносителя на сегодняшний день является самым дешёвым, а следовательно – самым выгодным. Если подсчитать все затраты в целом, то стоимость печного отопления с учётом затрачиваемого на это времени, по своей цене получится не намного ниже.

Радиаторное отопление

О радиаторной системе отопления можно, конечно, говорить в общем смысле, мол, это конвекционный обогрев от приборов распределённых по дому и тому подобное, но это ничего не значащая информация, так как об этом знают все. Здесь важно выделить другие факторы, такие, как количество труб для теплоносителя их расположение и способ подключения к ним отопительных приборов.

Отличия однотрубных радиаторных контуров

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией

Много людей в частных домах, особенно небольшого размера, отдают предпочтение «однотрубкам» и это вполне логично – монтаж обходится несколько дешевле, нежели для двухтрубной разводки. Хотя дешевле он получается разве что для маленьких домов – для большого здания это уже спорный вопрос. Суть движения теплоносителя здесь заключается в следующем – он последовательно движется по всем радиаторам, а достигнув последнего, возвращается в котёл. Кроме того, такие системы, по сравнению с двухтрубными, легче монтировать, но это только одна сторона медали.

Дело в том, что вода, проходя через каждую батарею, становится холоднее и холоднее и нередко самый последний прибор почти не греет – исправить такую ситуацию почти невозможно. Чем больше точек, тем больше остывание воды, хотя это несколько компенсирует циркуляционный насос, который не позволяет теплоносителю остывать так быстро. По этой причине участки стараются делать, как можно короче, во всяком случае, максимум, 30 м, а этого не всегда достаточно даже для среднего дома. Но, как бы там ни было, такие системы «имеют место быть».

Горизонтальное подключение

Горизонтальное подключение a) нижнее; b) диагональное

Горизонтальная схема отопления в частном доме очень удобна для одноэтажных строений, но здесь, по сути, есть три пути для разводки радиаторов. Два самых популярных показаны на изображении вверху, то есть, труба прокладывается у пола, а радиаторы подключаются к ней при помощи отводов. Это наиболее эффективный способ сбережения энергии теплоносителя для горизонтального подключения, то есть, при таком способе вода остывает меньше и последняя точка ещё горячая, хотя, конечно, не такая, как две или три первых.

Кроме того, обратите внимание на диагональное подключение, оно зависит от направления движения воды, то есть, сначала верх, потом низ – так отопительные приборы прогреваются лучше всего, так как секции заполняются равномерно. То есть, при достаточном напоре теплоноситель не опускается сразу по первой секции книзу, а распределяется дальше – от вертикальной трубы прибора вниз по рёбрам. При нижнем подключении зачастую верхняя часть радиатора более холодная, так как движение воды в основном происходит по нижней трубе прибора, лишь незначительно затрагивая верхнюю зону рёбер.

Принцип этой системы «из радиатора в радиатор»

Так же для горизонтальной разводки иногда практикуют принцип «из радиатора в радиатор». Это когда теплоноситель, пройдя через один радиатор, сразу попадает в следующий, то есть, такая цепь не предусматривает отдельно идущей трубы, но сама по себе является магистралью. Если снять одну батарею, вся система становится недееспособной, так как это прерывает поток. Конечно, спора нет, это самый экономный из всех возможных вариантов, ведь это потребует минимального количества труб для соединения точек между собой. Только вот теплопотери для отдалённых точек здесь очень сильны и мне самому приходилось сталкиваться с тем, что хозяева просили переделать такую схему.

Вертикальная разводка

Вертикальная разводка радиаторов в системе отопления необходима для нескольких этажей

Такой вариант разводки, как на схеме вверху используется в многоэтажных домах и яркий тому пример – «сталинки», «хрущёвки» и «брежневки». Этот принцип взяли себе на вооружение владельцы двухэтажных частных домов и надо сказать, что он работает, хотя бы потому что никто не поворачивает поток воды вместо трубы через собственную батарею. Подключение в данном случае очень похоже на горизонтальное, но без диагоналей, то есть, оно либо нижнее, либо боковое. Это, конечно, большой недостаток и чаще всего приходится устанавливать дополнительный циркуляционный насос.

Такая дополнительная тяга особенно актуальна тогда, когда дом делится на два крыла – со стороны котла обогрев получается нормальным, а вот в крыле рядом оказываются холодными. Но здесь нужно быть аккуратным – если мощность установленного в соседнем крыле циркуляционного насоса превысит мощность насоса, интегрированного в котёл, то всё будет с точностью до наоборот. Это означает, что отток теплоносителя придётся на соседнее крыло, а то крыло, в котором установлен котёл, окажется холодным. Кроме того, при наличии большого количества радиаторов на них устанавливают балансировочные клапаны, которые позволяют равномерно распределять подачу по всем точкам. Всё это издержки «однотрубок», но, повторюсь, люди ними пользуются и вполне успешно.

Система «ленинградка»

Система разводки «ленинградка»

Во-первых, «ленинградка», это не ноу-хау, а обычная однотрубная система горизонтального типа, но без циркуляционного насоса, а с уклоном трубы, за счёт которого происходит циркуляция. Во-вторых, такая разводка не допускает более трёх радиаторов и подходит разве что для маленьких домов, например, комната-спальня-кухня, так что даже на ванну не останется. Если на обратке появляется циркуляционный насос, то не заблуждайтесь — это уже не является «ленинградкой», но самой обычной однотрубной системой с принудительной подачей теплоносителя.

Однотрубная разводка. А так ли это дёшево, как кажется?

Двухтрубная система отопления

Нужно разобраться, как самому сделать отопление в частном доме и при этом правильно, то есть, без ошибок при монтаже. Если объединить все способы такой разводки воедино, то можно сказать, что это две трубы, где по одной подаётся горячая вода, а по другой остывшая жидкость стекает в котёл для дальнейшего подогрева. Между этими двумя контурами врезаются радиаторы, теплоноситель, пройдя через каждый из них, сразу сбрасывается в обратку. По сути, количество отопительных приборов здесь не ограничено и до тех пор, пока в трубе из-за расстояния не остынет жидкость, все радиаторы при определённых условиях будут иметь равные шансы на температурный режим.

Такие системы могут быть, как с естественной, так и с принудительной циркуляцией и иметь три вида подключения приборов:

1. Верхнее подключение.
2. Нижнее подключение.
3. Коллекторное (лучевое) подключение.

Системы с верхней разводкой

Системы с верхней разводкой больше подходят для естественной циркуляции

Нумерация на изображении:

1. Котёл отопления.
2. Основной стояк.
3. Разводка подачи теплоносителя.
4. Стояки подачи.
5. Стояки обратки.
6. Основная обратка.
7. Расширительный бак.

На верхнем изображении вы видите монтаж отопления с верхней разводкой – такая конструкция визуально знакома, пожалуй, каждому взрослому человеку и вряд ли кто в восторге от проходящей у потолка или непосредственно над батареями трубы. Но это вынужденный, зато необычайно действенный вариант для естественной циркуляции теплоносителя, который практиковался в те времена, когда даже не помышляли о циркуляционных насосах. Практикуют этот метод для твердотопливных котлов и в наше время, ведь не всегда есть возможность установки насоса для принудительной подачи.

Суть такого способа заключается в следующем: вода нагревается в котле №1 и, естественно, следуя законам физики, расширяется, следовательно, поднимается по основному стояку №2. По наклонному лежаку №3 теплоноситель следует дальше. Уклон составляет 0,01%, то есть, это 10 мм на погонный метр. Из лежака горячая вода попадает в стояки №4, куда врезаны радиаторы, а пройдя через радиатор теплоноситель сбрасывается сначала в стояк обратки №5 (это для нескольких этажей), а затем попадает в основную обратку №6. Это завершение цикла – по лежачей обратке, где такой же уклон (10 мм на погонный метр) вода опять направляется в котёл для подогрева и начала нового цикла. В случае перегрева, что зачастую случается в нерегулируемых котлах, теплоноситель поднимается в расширительный бак, не нанося никакого вреда системе.

Такая разводка очень удобна, радиаторы на ней имеют диагональное подключение, следовательно, прогреваются полностью, без «глухих» зон. Система с естественной циркуляции подходит для эксплуатации в частном секторе, но не только для одного этажа – нею можно оборудовать до трёх этажей, но тогда котёл придётся поднимать на 2-ой или на 3-ий этаж. В данном случае высота расположения отопителя понижает потребность в нагнетании высокого давления, следовательно, чем выше котёл, тем большую площадь можно обогреть.

Системы с нижней разводкой

Нижняя разводка для принудительной циркуляции теплоносителя

В данном случае принцип подачи и сброса теплоносителя остаётся таким же, как и при естественной циркуляции, но наличие насоса (интегрированного в котёл или дополнительного) позволяет монтировать контур подачи внизу. Это даёт возможность использовать закрытые трубы – их заливают стяжкой, прячут под гипсокартоном или утапливают в штробах под штукатуркой. Чаще всего в таких случаях используют нижнее подключение радиаторов, чтобы минимализировать видимость труб, но это не принципиально – подключение также может быть и боковым, и диагональным, в зависимости от потребности.

Но если радиаторов много, теплопотерь не избежать в любом случае, так как придётся удлинять контур. То есть, если первые точки на отрезке десятка метров будут нагреваться на 100% или чуть меньше, то по ходу трубы нагрев всё равно будет падать из-за расстояния. В некоторой степени эти потери компенсируются большим диаметром подачи, например, если отводы у делают PPR Ø 20 мм, то сам контур PPR 25 мм или даже PPR 32 мм. Но такая мера лишь частична и не может равномерно распределить тепло по всем точкам. Поэтому на первые радиаторы устанавливают балансировочные клапаны – это по сути, запорная арматура, только более точная, регулирующая поток теплоносителя.

Огромным плюсом в данном случае является то, что контуру не нужен уклон – он обычно монтируется по горизонтальной линии, а порой даже с контруклоном. Ещё один очень важный момент: если предусматривается врезка дополнительного циркуляционного насоса, то его устанавливают только на обратку – наиболее эффективно он работает на всасывание, а не на толчок. Расширительный бак в таких системах тоже устанавливают, но мембранного типа – он служит в качестве вспомогательного устройства для интегрированного циркуляционного насоса, создавая давление. На случай перегрева на котле есть группа безопасности с подрывным клапаном.

Системы с коллекторной (лучевой разводкой) разводкой

Коллекторная разводка радиаторов в частном жилом доме

Как бы ни была хороша двухтрубная система отопления, тем не менее, теплопотери будут даже с циркуляционным насосом – в основном это зависит от длины контура и чем он продолжительнее, тем больше потерь несут крайние радиаторы. Конечно, выходом из положения в основном являются балансировочные клапаны, но настроить их не так то и просто, особенно человеку, никогда не работавшему с отоплением – затрачивается слишком много времени на регулировку.

Поэтому в большом доме, где много приборов отопления иногда применяют метод коллекторной или лучевой разводки радиаторов. Это вовсе не означает, что от коллектора каждая батарея подключается отдельно – один канал гребёнки обычно работает на группу отопительных приборов. В таких случаях потери минимальны, хотя порой тоже приходится использовать балансировочные клапаны. Основным минусом такой разводки можно назвать большое количество труб и это не только финансовая, но и техническая проблема – чем больше труб, тем сложнее их укладывать, так как все нужно замаскировать.

Есть ещё один вариант разводки, очень похожий на нижнюю по технологии, но отличающийся порядком подключения. Вы сможете посмотреть его на ролике, который находится ниже. Это схема Тихельмана. Я сознательно опустил её описание, так как на видео это гораздо понятнее.

Три схемы разводки радиаторов

Тёплый пол

Система тёплых полов, это в основном привилегия частного сектора, так как для неё нужно исключительно автономное отопление. Конечно, есть считанные случаи отказа жителей многоэтажных домов от услуг централизованной котельной, но волокита, которая стоит за всем этим никак не способствует энтузиазму.

Укладка трубы одинарной (слева) и двойной (справа) змейкой

Для начала рассмотрим способы укладки отопительного контура тёплого пола и вверху вы видите одинарную (слева) и двойную (справа) змейку. По рисунку сразу становится понятно, что первый способ плох, так как прогрев полов будет неравномерным, а это попросту неприятно для ног, хотя комната может прогреваться и в полной мере. Двойная укладка равномерно распределяет тепло по всей площади пола.

Укладка трубы спиралью

Конечно, в большинстве случаев, это не квадратная, а круглая фигура, но принцип укладки от этого не меняется – сначала, по направлению к центру, укладывают подачу, а потом возвращаются в исходную точку к коллектору. Это самый эффективный метод для монтажа системы тёплого пола и его используют примерно в 80% случаев. Змейка чаще всего нужна в труднодоступных местах: под лестницей, за барной стойкой и так далее.

Способы крепления: на кронштейнах (слева), на хомутах (справа)

Чтобы зафиксировать как полиэтиленовую, так и металлопластовую трубу, чтобы она не сдвигалась с места, используют крепления в виде кронштейнов или хомутов, но при этом придерживаются шага 200 мм с любой конфигурацией укладки. Под контур обязательно подкладывают фольгу (чаще всего это 2-хмиллиметровый пенофол), а при необходимости нижнюю стяжку утепляют).

Разводка системы тёплого пола от коллекторов

Труба, которая заливается стяжкой (полиэтиленовая или пенопластовая) никогда не подключается к котлу напрямую, даже если она в единственном числе, но только через коллектор (в обиходе – гребёнка). Это позволяет в каждую комнату завести отдельный контур, хотя бывают ситуации, когда на полу одного помещения укладывают сразу две трубы – эта мера необходима при большой площади. К коллектору от котла подходит подача и от него же к отопителю уходит обратка. Есть гребёнки с запорной арматурой, есть без неё, но в любом случае возможна регулировка температуры – либо краном, либо термодатчиком.

При необходимости, чтобы не было путаницы в трубах, устанавливают несколько ящиков с коллекторами в разных комнатах – это очень удобно в смысле регулировки температуры при эксплуатации. Такие вместилища, конечно, лучше всего утапливать в стене, но также допускается наружная установка – в технологическом отношении место не имеет никакого значения, это уже попросту вопрос эстетики. В качестве обсады для такой ниши сантехники зачастую используют металлические ящики для встраиваемых электрощитов – они очень удобны и надёжны в эксплуатации, причём не нуждаются в покраске. Если в доме нет радиаторного отопления и предусматривается установка газового котла, то лучше отдать предпочтение конденсационному агрегату – он дороже конвекционного, но стоимость с лихвой окупится при эксплуатации.

Комбинированное отопление

Схема комбинированного отопления – радиаторы и тёплый пол

Современные жилые дома в частном секторе, у которых два, а иногда и три этажа оборурудуют комбинированным отоплением, где радиаторы работают от одного котла вместе с системой тёплого пола. Этот вариант очень удобен в эксплуатации, то есть, тёплые полы сами по себе выгодней и удобней, нежели радиаторы, но их можно укладывать не в любом помещении. Но, как бы там ни было, этот выбор личное дело каждого и причины в данном случае не имеют значения – здесь самое важное, баланс между разной температурой в контурах.

Если в радиаторном контуре нужна минимальная температура теплоносителя 60-80°C, то в таком случае в системе тёплого пола это будет 30-50°C соответственно и всё это нужно сделать при помощи одного котла из одной подачи. Для этого перед контуром тёплого пола врезают трёхходовой клапан и байпас (см. схему верху). Клапан выставляют на нужную температуру, например, на 40°C. Вода из подачи поступает в трубу на пол до тех пор, пока не превысит эту метку. Когда это происходит, клапан переключается и сбрасывает горячую воду через байпас в обратку. Как только температура пола опустится на 1-2°C, клапан опять переключается и подаёт теплоноситель в напольный контур.

Заключение

Вы сами видите, что если детально разобраться, как самому сделать отопление в частном доме, то вопрос становится не таким уж сложным – главное правильно понять технологию. Безусловно, для этого вам придётся перечитать статью не один раз, а вот тогда уже встанет вопрос техники, но это, как говорится, дело наживное.

Правильно организовать отопление дома – задача не из простых. Понятно, что лучше всего с ней справятся специалисты – проектировщики и монтажники. Привлекать их к процессу можно и нужно, но вот в каком качестве - определять вам, хозяину дома. Вариантов три: нанятые люди выполняют весь комплекс мероприятий или же часть этих работ, либо выступают консультантами, а отопление вы делаете своими руками.

Независимо от того, какой вариант отопления будет выбран, надо хорошо представлять себе все этапы процесса. Данный материал – поэтапное руководство к действию. Его цель - помочь вам решить задачу по устройству отопления самостоятельно или со знанием дела проконтролировать нанятых специалистов и монтажников.

Элементы системы отопления

В подавляющем большинстве случаев частные жилые дома обогреваются водяными системами отопления. Это традиционный подход к решению вопроса, имеющий неоспоримое достоинство – универсальность. То есть, тепло доставляется во все помещения посредством теплоносителя, а уж нагревать его можно с помощью различных энергоносителей. Их перечень мы рассмотрим далее, при выборе котла.

Водяные системы также дают возможность организовать комбинированное отопление с использованием двух или даже трех видов энергоносителей.

Любая система отопления, где передаточным звеном служит теплоноситель, делится на такие составные части:

• источник тепла;
• трубопроводная сеть со всем дополнительным оборудованием и арматурой;
• приборы отопления (радиаторы или греющие контуры теплых полов).

С целью обработки и регулирования теплоносителя, а также производства работ по обслуживанию в отопительных системах применяется дополнительное оборудование и запорно – регулирующая арматура. К оборудованию относятся следующие элементы:

• расширительный бак;
• циркуляционный насос;
• гидравлический разделитель (гидрострелка);
• буферная емкость;
• распределительный коллектор;
• бойлер косвенного нагрева;
• приборы и средства автоматизации.

Примечание. Обязательным атрибутом водяной системы отопления является расширительный бак, остальное оборудование устанавливается по мере необходимости.

Общеизвестно, что при нагреве вода расширяется, а в замкнутом пространстве ее дополнительному объему деваться некуда. Во избежание разрыва соединений от повышенного давления в сети ставится расширительная емкость открытого или мембранного типа. Она и принимает лишнюю воду.

Принудительную циркуляцию теплоносителя обеспечивает насос, а при наличии нескольких контуров, разделенных гидрострелкой или буферной емкостью, используется 2 и более перекачивающих агрегатов. Что касается буферной емкости, то она работает одновременно как гидравлический разделитель и теплоаккумулятор. Отделение котлового контура циркуляции от всех остальных практикуется в сложных системах коттеджей с несколькими этажами.

Коллекторы для распределения теплоносителя ставятся в системах отопления с теплыми полами либо в случаях, когда применяется лучевая схема подключения батарей, об этом мы расскажем в следующих разделах. Бойлер косвенного нагрева – это резервуар со змеевиком, где вода для нужд ГВС подогревается от теплоносителя. Для визуального контроля над температурой и давлением воды в системе устанавливаются термометры и манометры. Средства автоматизации (датчики, терморегуляторы, контроллеры, сервоприводы) не только осуществляют контроль над параметрами теплоносителя, но и регулируют их в автоматическом режиме.

Запорная арматура

Кроме перечисленного оборудования, водяное отопление дома управляется и обслуживается с помощью запорно–регулирующей арматуры, отображенной в таблице:

Когда вы ознакомились, из каких элементов состоит система отопления, можно приступать к первому шагу на пути к цели – расчетам.

Расчет системы отопления и подбор мощности котла

Осуществить подбор оборудования невозможно, не зная количества потребной на обогрев здания тепловой энергии. Определить его можно двумя способами: простым приближенным и расчетным. Первый способ любят использовать все продавцы отопительной техники, поскольку он достаточно прост и дает более-менее корректный результат. Это вычисление тепловой мощности по площади отапливаемых помещений.

Берут отдельную комнату, измеряют ее площадь и полученное значение умножают на 100 Вт. Энергия, необходимая на весь загородный дом, определяется суммированием показателей для всех комнат. Мы предлагаем более точный метод:

• на 100 Вт умножать площадь тех помещений, где с улицей контактирует только 1 стена, на которой имеется 1 окно;
• если комната – угловая с одним окном, то ее площадь надо умножать на 120 Вт;
• когда в помещении есть 2 наружных стены с 2 окнами и более, ее площадь умножается на 130 Вт.

Если считать мощность приближенным методом, то жители северных регионов РФ могут недополучить тепла, а юга Украины – переплатить за слишком мощное оборудование. С помощью второго, расчетного способа выполняется проектирование отопления специалистами. Он более точен, так как дает четкое понимание, сколько теряется тепла через строительные конструкции любого здания.

Прежде чем приступить к вычислениям, дом надо обмерить, выяснив площади стен, окон и дверей. Затем надо определить толщину слоя каждого строительного материала, из коего возведены стены, полы и кровля. Для всех материалов в справочной литературе или интернете следует найти значение теплопроводности λ, выражаемое в единицах Вт/(м · ºС). Его подставляем в формулу для расчета термического сопротивления R (м2 ºС / Вт):

R = δ / λ, здесь δ – толщина материала стены в метрах.

Примечание. Когда стена или кровля сделана из разных материалов, то необходимо рассчитывать значение R для каждого слоя, а потом суммировать результаты.

Теперь можно узнать количество тепла, уходящее сквозь внешнюю строительную конструкцию, по формуле:

• QТП = 1/R х (tв – tн) х S, где:
• QТП – теряемое количество теплоты, Вт;
• S – это измеренная ранее площадь строительной конструкции, м2;
• tв – сюда надо подставить величину желаемой внутренней температуры, ºС;
• tн – уличная температура в самый холодный период, ºС.

Важно! Расчет следует производить для каждой комнаты отдельно, поочередно подставляя в формулу значения термического сопротивления и площади для внешней стены, окна, двери, полов и кровли. Потом все эти результаты надо суммировать, это и будут теплопотери данного помещения. Площади внутренних перегородок учитывать не нужно!

Расход тепла на вентиляцию

Чтобы узнать, сколько тепла теряет частный дом в целом, надо сложить потери всех его комнат. Но это еще не все, ведь надо надо учесть и нагрев вентиляционного воздуха, который тоже обеспечивается системой отопления. Чтобы не вдаваться в дебри сложных расчетов, предлагается узнать этот расход теплоты по простой формуле:

Qвозд = cm (tв – tн), где:

• Qвозд – искомое количество теплоты на вентиляцию, Вт;
• m – количество воздуха по массе, определяется как внутренний объем здания, помноженный на плотность воздушной смеси, кг;
• (tв – tн) – как в предыдущей формуле;
• с – теплоемкость воздушных масс, принимается равной 0.28 Вт / (кг ºС).

Для определения потребности в тепле всего здания остается сложить величину QТП для дома в целом со значением Qвозд. Мощность же котла принимается с запасом на оптимальный режим работы, то есть, с коэффициентом 1.3. Тут надо учесть важный момент: если вы планируете использовать теплогенератор не только для отопления, но и для подогрева воды на ГВС, то запас мощности должен быть увеличен. Котел обязан эффективно работать сразу в 2 направлениях, а потому коэффициент запаса надо принимать не менее 1.5.

На данный момент существуют различные виды отопления, характеризующиеся применяемым энергоносителем или видом топлива. Какое из них выбрать – решать вам, а мы представим все виды котлов с кратким описанием их плюсов и минусов. Для обогрева жилых зданий можно приобрести следующие виды бытовых теплогенераторов:

• твердотопливные;
• газовые;
• электрические;
• на жидком топливе.

Выбрать энергоноситель, а следом и источник тепла вам поможет следующее видео:

Твердотопливные котлы

Делятся на 3 разновидности: прямого горения, пиролизные и пеллетные. Агрегаты популярны благодаря низкой стоимости эксплуатации, ведь по сравнению с прочими энергоносителями дрова и уголь стоят недорого. Исключение – природный газ в РФ, но подключение к нему зачастую обходится дороже, чем все тепловое оборудование вместе с монтажом. Поэтому дровяные и угольные котлы, имеющие приемлемую стоимость, покупаются людьми все чаще.

С другой стороны, эксплуатация источника тепла на твердом топливе очень напоминает простое печное отопление. Нужно затрачивать время и силы, чтобы заготавливать, таскать дрова и загружать их в топку. Также требуется серьезная обвязка агрегата, дабы обеспечить его долговечную и безопасную работу. Ведь обычный твердотопливный котел отличается инерционностью, то есть, после закрытия воздушной заслонки нагрев воды прекращается не сразу. А эффективное использование генерируемой энергии возможно лишь при наличии теплового аккумулятора.

Важно. Котлы, сжигающие твердые виды топлива, вообще не могут похвастать высокой эффективностью. Традиционные агрегаты прямого горения имеют КПД около 75%, пиролизные – 80%, а пеллетные – не более 83%.

Наилучший выбор с точки зрения комфорта – это теплогенератор на пеллетах, отличающийся высоким уровнем автоматизации и практически не имеющий инерционности. Он не требует теплоаккумулятора и частых походов в котельную. Но цена оборудования и пеллет часто делает его недоступным широкому кругу пользователей.

Газовые котлы

Отличный вариант - провести отопление, функционирующее на магистральном газе. В целом водогрейные газовые котлы весьма надежны и эффективны. КПД самого простого энергонезависимого агрегата составляет не менее 87%, а дорогого конденсационного – до 97%. Отопители компактны, хорошо автоматизированы и безопасны в работе. Обслуживание требуется не чаще 1 раза в год, причем походы в котельную нужны только для контроля или изменения настроек. Бюджетный агрегат выйдет гораздо дешевле твердотопливного, так что газовые котлы можно считать общедоступными.

Так же, как и теплогенераторам на твердом топливе, газовым котлам требуется устройство дымохода и наличие приточно-вытяжной вентиляции. Что касается других стран бывшего СССР, то стоимость горючего там значительно выше, чем в РФ, оттого популярность газового оборудования неуклонно снижается.

Электрические котлы

Надо сказать, что электрическое отопление – самое эффективное из всех существующих. Мало того что КПД котлов составляет порядка 99%, так вдобавок они не требуют дымоходов и вентиляции. Обслуживание агрегатов как таковое практически отсутствует, разве что чистка 1 раз в 2-3 года. И самое главное: оборудование и монтаж очень дешевы, при этом степень автоматизации может быть какой угодно. Котел просто не нуждается в вашем внимании.

Сколь приятны достоинства электрокотла, столь же существенен главный недостаток – цена электроэнергии. Даже если пользоваться многотарифным счетчиком электричества, обойти по этому показателю дровяной теплогенератор не удастся. Такова плата за комфорт, надежность и высокий КПД. Ну и второй минус – отсутствие на подводящих сетях необходимой электрической мощности. Такая досадная неприятность может разом перечеркнуть все помыслы об электрическом отоплении.

Жидкотопливные котлы

По стоимости отопительной техники и ее монтажа обогрев на отработанном масле или дизельном горючем обойдется примерно так же, как и на природном газе. Схожи у них и показатели эффективности, хотя отработка по понятным причинам несколько проигрывает. Другое дело, что данный вид отопления смело можно назвать самым грязным. Любое посещение котельной закончится, как минимум запахом солярки либо испачканными руками. А уж ежегодная чистка агрегата – это целое событие, после которого вы измажетесь сажей по пояс.

Применение солярки для отопления – не самое выгодное решение, цена горючего может крепко ударить по карману. Поднялось в цене и отработанное масло, разве что вы имеете какой-нибудь дешевый его источник. Это значит, что ставить дизельный котел есть смысл, когда нет других энергоносителей или в перспективе - подведение магистрального газа. Агрегат легко переходит с солярки на газ, а вот печь на отработке сжигать метан не сможет.

Схемы систем отопления для частного дома

Системы отопления, реализуемые в частном домостроении, бывают одно – и двухтрубными. Различить их несложно:

• по однотрубной схеме все радиаторы присоединяются к одному коллектору. Он является одновременно подачей и обраткой, проходя мимо всех батарей в виде замкнутого кольца;
• в двухтрубной схеме теплоноситель подается к радиаторам по одной трубе, а возвращается – по другой.

Выбор схемы системы отопления для частного дома – дело непростое, здесь точно не помешает консультация специалиста. Мы не погрешим против истины, если скажем, что двухтрубная схема – более прогрессивная и надежная, чем однотрубная. Вопреки расхожему мнению о малых затратах на монтаж при устройстве последней отметим, что она не просто дороже двухтрубной, но и сложнее. Очень подробно данная тема раскрыта на видео:

Дело в том, что в однотрубной системе вода от радиатора к радиатору остывает все сильнее, поэтому необходимо наращивать их мощность за счет добавления секций. Кроме того, раздающий коллектор должен иметь больший диаметр, чем магистрали двухтрубной разводки. И последнее: автоматическое управление при однотрубной схеме затруднено из-за взаимного влияния батарей друг на друга.

В небольшом домике или даче с числом радиаторов до 5 можно смело внедрять однотрубную горизонтальную схему (расхожее название – ленинградка). При большем количестве приборов отопления она нормально функционировать не сможет, потому что последние батареи будут холодными.

Еще один вариант – использовать однотрубные вертикальные стояки в двухэтажном частном доме. Подобные схемы встречаются довольно часто и работают успешно.

Теплоноситель при двухтрубной разводке доставляется ко всем радиаторам с одинаковой температурой, так что наращивать число секций не нужно. Разделение магистралей на подающую и обратную дает возможность автоматически управлять работой батарей посредством термостатических вентилей.

Диаметры трубопроводов меньше, да и система в целом проще. Существуют такие разновидности двухтрубных схем:

тупиковая: сеть трубопроводов делится на ветви (плечи), по которым теплоноситель движется по магистралям навстречу друг другу;

попутная двухтрубная система: здесь обратный коллектор является как бы продолжением подающего, а весь теплоноситель протекает в одном направлении, схема образует кольцо;

коллекторная (лучевая). Самый дорогой способ разводки: трубопроводы от коллектора прокладываются отдельно к каждому радиатору, способ прокладки – скрытый, в полу.

Если взять горизонтальные магистрали большего диаметра и проложить их с уклоном 3-5 мм на 1 м, то система сможет работать за счет гравитации (самотеком). Тогда циркуляционный насос не нужен, схема будет энергонезависимой. Справедливости ради отметим, что без насоса может функционировать как однотрубная, так и двухтрубная разводка. Лишь бы были созданы условия для естественной циркуляции воды.

Систему отопления можно сделать открытой, установив в самой верхней точке расширительный бак, сообщающийся с атмосферой. Такое решение применяется в самотечных сетях, иначе там сделать нельзя. Если же установить на обратную магистраль недалеко от котла расширительную емкость мембранного типа, то система будет закрытой и работать под избыточным давлением. Это более современный вариант, находящий свое применение в сетях с принудительным движением теплоносителя.

Нельзя не сказать о способе обогрева дома теплыми полами. Его недостаток – в дороговизне, поскольку понадобится уложить в стяжку сотни метров труб, в результате чего в каждой комнате получается греющий водяной контур. Концы труб сходятся к распределительному коллектору со смесительным узлом и собственным циркуляционным насосом. Важный плюс – экономичный равномерный прогрев помещений, очень комфортный для людей. Напольные контуры обогрева однозначно рекомендованы к применению в любых жилых зданиях.

Совет. Владельцу небольшого дома (до 150 м2) можно смело порекомендовать брать на вооружение обычную двухтрубную схему с принудительной циркуляцией теплоносителя. Тогда диаметры магистралей будут не больше 25 мм, ветвей – 20 мм, а подводок к батареям – 15 мм.

Монтаж системы отопления

Описание монтажных работ мы начнем с установки и обвязки котла. В соответствии с правилами агрегаты, чья мощность не превышает 60 кВт, могут устанавливаться в помещении кухни. Более мощные теплогенераторы должны располагаться в котельной. При этом для источников тепла, сжигающих разные виды топлива и имеющих открытую камеру сгорания, нужно обеспечить хороший приток воздуха. Также требуется устройство дымохода для отвода продуктов горения.

Для естественного движения воды монтаж котла рекомендуется выполнять таким образом, чтобы его патрубок обратки находился ниже уровня радиаторов первого этажа.

Место, где будет находиться теплогенератор, необходимо выбирать с учетом минимально допустимых расстояний до стен или другого оборудования. Обычно эти промежутки указаны в руководстве, прилагаемом к изделию. Если этих данных нет, то придерживаемся таких правил:

• ширина прохода с лицевой стороны котла – 1 м;
• если не нужно обслуживать агрегат сбоку или сзади, то оставляем промежуток 0.7 м, в противном случае – 1.5 м;
• расстояние до ближайшего оборудования – 0.7 м;
• при размещении двух котлов рядом между ними выдерживается проход 1 м, друг напротив друга – 2 м.

Примечание. При монтаже настенных источников тепла боковые проходы не нужны, надо соблюсти только просвет спереди агрегата для удобства обслуживания.

Подключение котла

Следует отметить, что обвязка газовых, дизельных и электрических теплогенераторов практически одинакова. Тут надо учитывать, что подавляющее большинство настенных котлов оборудовано встроенным циркуляционным насосом, а многие модели – и расширительным баком. Для начала рассмотрим схему подключения простого газового или дизельного агрегата:

На рисунке изображена схема закрытой системы с мембранным расширительным баком и принудительной циркуляцией. Этот способ обвязки встречается наиболее часто. Насос с байпасной линией и грязевиком находится на обратной магистрали, там же стоит расширительная емкость. Давление контролируется с помощью манометров, удаление воздуха из котлового контура происходит через автоматический воздухоотводчик.

Примечание. Обвязка электрического котла, не укомплектованного насосом, осуществляется по такому же принципу.

Когда теплогенератор снабжен собственным насосом, а также контуром для подогрева воды на нужды ГВС, разводка труб и монтаж элементов выглядит следующим образом:

Здесь показан настенный котел с принудительным нагнетанием воздуха в закрытую камеру сгорания. Для удаления дымовых газов служит двустенный коаксиальный газоход, выведенный на улицу горизонтально сквозь стену. Если топка агрегата – открытая, то нужен традиционный дымоход с хорошей естественной тягой. Как правильно установить дымоходную трубу из сэндвич – модулей, изображено на рисунке:

В загородных домах большой площади нередко приходится состыковывать котел с несколькими контурами отопления – радиаторным, теплыми полами и бойлером косвенного нагрева для нужд ГВС. В такой ситуации оптимальным решением будет задействовать гидравлический разделитель. Он позволит организовать независимую циркуляцию теплоносителя в котловом контуре и одновременно послужит распределительной гребенкой для остальных ветвей. Тогда принципиальная схема отопления двухэтажного дома будет иметь такой вид:

По этой схеме на каждом контуре отопления предусмотрен собственный насос, благодаря чему он работает независимо от остальных. Поскольку к теплым полам следует подавать теплоноситель с температурой не более 45 °С, на этих ветвях задействованы трехходовые клапаны. Они подмешивают горячую воду из основной магистрали тогда, когда снижается температура теплоносителя в контурах теплых полов.

С теплогенераторами на твердом топливе дело обстоит сложнее. Их обвязка должна учитывать 2 момента:

• возможный перегрев из-за инертности агрегата, дрова никак не удастся потушить быстро;
• образование конденсата при поступлении в котоловой бак холодной воды из сети.

Чтобы избежать перегрева и возможного закипания, циркуляционный насос всегда ставится на обратке, а на подаче сразу за теплогенератором должна стоять группа безопасности. Она состоит из трех элементов: манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана. Наличие последнего имеет решающее значение, именно клапан сбросит лишнее давление при перегреве теплоносителя. Если вы решили организовать , то нижеприведенная схема обвязки обязательна для исполнения:

Здесь же байпас и трехходовой клапан защищают топку агрегата от выпадения конденсата. Клапан не пропустит в малый контур воду из системы, пока температура в нем не достигнет 55 °С. Подробную информацию по этому вопросу можно получить, просмотрев видео:

Совет. Твердотопливные котлы в силу особенностей эксплуатации рекомендуется использовать совместно с буферной емкостью – теплоаккумулятором, как это изображено на схеме:

Многие домовладельцы ставят в помещении топочной два разных источника тепла. Их надо правильно обвязать и подключить к системе. На этот случай мы предлагаем 2 схемы, одна из них – для твердотопливного и электрического котла, совместно работающих с радиаторным отоплением.

Вторая схема объединяет газовый и дровяной теплогенератор, подающие тепло на обогрев дома и приготовление воды для ГВС:

Чтобы смонтировать отопление частного дома своими руками, сперва необходимо решить, какие трубы для этого выбрать. На современном рынке предлагается несколько видов металлических и полимерных труб, пригодных для устройства отопления частных домов:

• стальные;
• медные;
• из нержавеющей стали;
• полипропиленовые (ППР);
• полиэтиленовые (PEX, PE-RT);
• металлопластиковые.

Магистрали отопления из обыкновенного «черного» металла считаются пережитком прошлого, поскольку более всего подвержены коррозии и «зарастанию» проходного сечения. Кроме того, самостоятельно выполнить монтаж из таких труб нелегко: нужны хорошие навыки сварочных работ, чтобы осуществлять герметичную стыковку. Тем не менее, некоторые домовладельцы по сей день используют стальные трубопроводы, когда устраивают автономное отопление дома.

Медные или нержавеющие трубы – отличный выбор, только больно уж дорогой. Это надежные и долговечные материалы, не боящиеся повышенного давления и температуры, так что при наличии средств эти изделия однозначно рекомендованы к применению. Медь стыкуется посредством пайки, что тоже требует кое-каких навыков, а нержавейка – с помощью разборных или прессовых фитингов. Предпочтение следует отдавать последним, особенно при скрытой прокладке.

Совет. Для обвязки котлов и прокладки магистралей в пределах котельной лучше всего использовать любой вид металлических труб.

Дешевле всего вам обойдется отопление из полипропилена. Из всех видов ППР труб надо выбирать те, что армированы алюминиевой фольгой либо стекловолокном. Низкая цена материала – единственный их плюс, поскольку монтаж отопления из полипропиленовых труб – дело достаточно сложное и ответственное. Да и по внешнему виду полипропилен проигрывает остальным пластмассовым изделиям.

Стыки трубопроводов ППР с фитингами осуществляются пайкой, причем проверить их качество не представляется возможным. Когда при пайке прогрев был недостаточен, соединение обязательно потечет впоследствии, если же его перегреть, то расплывшийся полимер наполовину перекроет проходное сечение. Причем увидеть это во время сборки не удастся, огрехи дадут знать о себе позже, при эксплуатации. Второй существенный недостаток – большое удлинение материала во время нагрева. Чтобы избежать «сабельных» изгибов, трубу надо крепить на подвижных опорах, а между концами магистрали и стеной оставлять просвет.

Куда проще сделать своими руками отопление из полиэтиленовых или металлопластиковых труб. Хотя цена этих материалов выше, чем полипропилена. Для новичка они наиболее удобны, так как стыки здесь выполняются достаточно просто. Трубопроводы можно закладывать в стяжку или стену, но с одним условием: соединения должны быть сделаны на прессовых фитингах, а не разборных.

Металлопластик и полиэтилен используется как для открытой прокладки магистралей, так и скрытой за любыми экранами, а также при устройстве водяных теплых полов. Недостаток труб из материала PEX – в его стремлении вернуться в первоначальное состояние, отчего проложенный коллектор отопления может выглядеть слегка волнистым. Полиэтилен PE-RT и металлопластик такой «памяти» не имеют и спокойно изгибаются как вам нужно. Подробнее о выборе труб рассказано в видеоролике:

Обычный домовладелец, зайдя в магазин отопительной техники и увидев там широчайший выбор различных радиаторов, может сделать вывод, что подобрать батареи для своего дома не так-то легко. Но это первое впечатление, на самом деле их разновидностей не так уж много:

• алюминиевые;
• биметаллические;
• стальные панельные и трубчатые;
• чугунные.

Примечание. Есть еще дизайнерские приборы водяного отопления самых разнообразных видов, но они дороги и заслуживают отдельного подробного описания.

Секционные батареи из алюминиевого сплава имеют наилучшие показатели теплоотдачи, недалеко от них ушли и биметаллические обогреватели. Разница меж теми и другими в том, что первые сделаны целиком из сплава, а вторые имеют внутри трубчатый стальной каркас. Это сделано с целью использования приборов в централизованных системах теплоснабжения высотных домов, где давление может быть довольно высоким. Поэтому устанавливать биметаллические радиаторы в частном коттедже не имеет смысла вообще.

Следует отметить, что монтаж отопления в частном доме выйдет дешевле, если приобрести стальные панельные радиаторы. Да, их показатели теплоотдачи меньше, чем у алюминиевых, но на практике вы вряд ли ощутите разницу. Что касается надежности и долговечности, то приборы успешно прослужат вам не менее 20 лет, а то и более. В свою очередь, трубчатые батареи стоят значительно дороже, в этом отношении они ближе к дизайнерским.

Стальные и алюминиевые приборы отопления объединяет одно полезное качество: они хорошо поддаются автоматическому регулированию с помощью термостатических вентилей. Чего не скажешь о массивных чугунных батареях, на которые ставить такие вентили бессмысленно. Все из-за способности чугуна долго нагреваться, а затем какое-то время сохранять тепло. Также из-за этого снижена скорость прогрева помещений.

Если затрагивать вопрос эстетики внешнего вида, то предлагающиеся ныне чугунные ретро-радиаторы гораздо красивее любых других батарей. Но и стоят они баснословных денег, а недорогие «гармошки» советского образца МС-140 подойдут разве что для дачного одноэтажного дома. Из вышесказанного напрашивается вывод:

Для частного дома покупайте те приборы отопления, которые вам нравятся больше всего и устраивают по стоимости. Просто учтите их особенности и верно подберите по размерам и тепловой мощности.

Подбор по мощности и способы подключения радиаторов

Подбор количества секций или размер панельного радиатора осуществляется по количеству тепла, потребного для обогрева помещения. Это значение мы уже определили в самом начале, остается раскрыть парочку нюансов. Дело в том, что теплоотдачу секции производитель указывает для разницы температур теплоносителя и воздуха комнаты, равной 70 °С. Для этого вода в батарее должна прогреваться минимум до 90 °С, что случается весьма редко.

Получается, что реальная тепловая мощность прибора будет существенно ниже указанной в паспорте, ведь обычно температура в котле поддерживается на уровне 60-70 °С в самые холодные дни. Соответственно, для надлежащего обогрева помещений требуется установка радиаторов, имеющих не менее чем полуторный запас по теплоотдаче. Например, когда для комнаты нужно 2 кВт теплоты, вы должны взять приборы отопления мощностью не менее 2 х 1.5 = 3 кВт.

В помещении батареи ставятся в местах наибольших тепловых потерь – под окнами или у глухих наружных стен. При этом подключение к магистралям можно осуществить несколькими способами:

• боковое одностороннее;
• диагональное разностороннее;
• нижнее – при наличии у радиатора соответствующих патрубков.

Боковое присоединение прибора с одной стороны чаще всего применяется при его подключении к стоякам, а диагональное – к горизонтально проложенным магистралям. Эти 2 способа позволяют эффективно использовать всю поверхность батареи, что будет нагреваться равномерно.

Когда монтируется однотрубная система отопления, то используется и нижнее разностороннее подсоединение. Но тогда эффективность прибора снижается, а значит, и теплоотдача. Разница в прогреве поверхности проиллюстрирована на рисунке:

Существуют модели радиаторов, где конструкцией предусмотрено присоединение патрубков снизу. Такие приборы имеют внутреннюю разводку и по факту в них реализована односторонняя боковая схема. Это хорошо видно на рисунке, где батарея показана в разрезе.

Много полезной информации по вопросу выбора отопительных приборов можно узнать, просмотрев видео:

5 типичных ошибок во время монтажа

Конечно же, выполняя монтаж системы отопления, можно допустить гораздо больше пяти огрехов, но мы выделим 5 наиболее вопиющих, могущих привести к плачевным последствиям. Вот они:

• неправильный выбор источника тепла;
• ошибки в обвязке теплогенератора;
• неверно выбранная система отопления;
• небрежный монтаж самих трубопроводов и арматуры;
• неправильная установка и подключение приборов отопления.

Котел недостаточной мощности – одна из типичных ошибок. Она допускается при подборе агрегата, призванного не только обогревать помещения, но и готовить воду на нужды ГВС. Если не учесть дополнительную мощность, необходимую для нагрева воды, теплогенератор не будет справляться со своими функциями. В результате теплоноситель в батареях и вода в системе ГВС не нагреется до нужной температуры.

Детали играют не только функциональную роль, но и служат целям безопасности. Например, установка насоса рекомендуется на обратном трубопроводе перед самым теплогенератором, вдобавок на байпасной линии. Причем вал насоса должен находиться в горизонтальном положении. Другая ошибка – установка крана на участке между котлом и группой безопасности, это делать категорически недопустимо.

Важно. При подключении твердотопливного котла нельзя ставить насос перед трехходовым клапаном, а только после него (по ходу теплоносителя).

Расширительный бак берется объемом 10% от общего количества воды в системе. При открытой схеме он ставится в самой верхней точке, при закрытой – на обратном трубопроводе, перед насосом. Между ними должен располагаться грязевик, смонтированный в горизонтальном положении пробкой вниз. Настенный котел присоединяется к трубопроводам посредством американок.

Когда система отопления выбрана неверно, вы рискуете переплатить за материалы и монтаж, а потом понести дополнительные затраты, чтобы довести ее до ума. Чаще всего ошибки встречаются при устройстве однотрубных систем, когда на одну ветвь пытаются «навесить» более 5 радиаторов, которые потом не греют. К огрехам при монтаже системы относится несоблюдение уклонов, некачественные соединения и установка не той арматуры.

Например, на входе в радиатор ставится термостатический вентиль либо обычный шаровой кран, а на выходе – балансировочный вентиль для настройки системы отопления. Если же производится монтаж труб к радиаторам в полу или стенах, то их надо обязательно утеплить, чтобы теплоноситель не остывал по дороге. При стыковке полипропиленовых труб надо скрупулезно придерживаться времени нагрева паяльником, чтобы соединение вышло надежным.

Выбираем теплоноситель

Общеизвестно, что для этой цели чаще всего служит отфильтрованная и по возможности обессоленная вода. Но в определенных условиях, например, периодическом протапливании, вода может замерзнуть и разрушить систему. Тогда последнюю заполняют незамерзающей жидкостью – антифризом. Но следует учитывать свойства этой жидкости и не забыть удалить из системы все прокладки из обычной резины. От антифриза они быстро раскисают и возникает течь.

Внимание! Не всякий котел может работать с незамерзающей жидкостью, что отображается в его техническом паспорте. Это надо проверять при его приобретении.

Как правило, система заполняется теплоносителем напрямую из водопровода через подпиточный вентиль и обратный клапан. В процессе заполнения из нее удаляется воздух через автоматические воздухоотводчики и ручные краны Маевского. При закрытой схеме осуществляется контроль за давлением по манометру. Обычно в холодном состоянии оно лежит в диапазоне 1.2-1.5 Бар, а во время работы не превышает 3 Бар. В открытой схеме надо следить за уровнем воды в баке и отключать подпитку при ее истечении из трубы перелива.

Антифриз в закрытую систему отопления закачивается специальным ручным или автоматическим насосом, снабженным манометром. Чтобы процесс не прерывался, жидкость надо приготовить заранее в емкости соответствующей вместительности, откуда и перекачивать ее в трубопроводную сеть. Заполнять открытую систему проще: антифриз можно просто заливать или закачивать в расширительный бак.

Заключение

Если хорошенько разобраться со всеми нюансами, то становится ясно, что смонтировать систему отопления в частном доме своими силами – вполне реально. Но надо понимать, что это потребует от вас массу времени и усилий, в том числе и для контроля за монтажом в том случае, если вы решите нанять для этого специалистов.

В стремление сделать свое жилье комфортным и независимым от различных коммунальных хозяйств, многие начинают с автономного отопления дома или квартиры. В процессе его устройства появляются вопросы, которые приходится решать впопыхах или вообще «задним числом».

Установить систему отопления частного дома можно самостоятельно или с привлечением профессионалов. В любом случае, нужно быть знакомым с процедурой проектирования, согласования разрешительной документации и монтажа системы. Такие знания позволят отслеживать качество выполнения работы на каждом этапе и исключить явные ошибки.

Как сделать отопление в частном доме

Для начала коротко перечислим основные этапы, которые нужно будет выполнить на пути к достижению цели:

1. выбор отопительной системы;
2. выбор составляющих элементов отопительной системы;
3. расчет отопления частного дома;
4. разработка схемы индивидуального отопления;
5. оформление и получение разрешительной документации;
6. монтаж отопительной системы;
7. тестовый запуск системы.

Важно придерживаться последовательности, т.к. поэтапная реализация проекта нивелирует ошибки, которые трудно или дорого исправить.

1. Выбор отопления – какая система отопления лучше для частного дома

В основу выбора автономного отопления положен тип котла, который работает на определенном типе топлива и отличается конструктивными элементами. Среди наиболее популярных систем отопления: газовое, электрическое, жидко и твердотопливное отопление.

Основными критериями выбора котла отопления являются:

• безопасность;
• доступность топлива;
• компактность, простота регулирования, обслуживания и ремонтопригодность;
• экономичность установки и эксплуатации;
• возможность сделать отопление своими руками.

Системы отопления частного дома – виды и типы

Система водяного отопления

Одна из самых эксплуатируемых систем отопления в нашей стране – водяное отопление. Разводка труб в доме или квартире – привычное явление.

Принцип работы водяного отопления заключается в следующем: нагретая от котла вода естественным образом (или принудительным) циркулирует по трубам, отдавая тепло помещению. Учитывая то, что по ходу движение воды в местах соединения, на изгибе труб и т.д. образуется трение и местные сопротивления, многие системы оборудованы клапанами для обеспечения давления, сила которого равна потерям на сопротивление. Такая система водяного отопления называется системой с искусственной циркуляцией воды.

Система водяного отопления может быть конструктивно реализована по двум схемам:

• Одноконтурная (система с замкнутой циркуляцией воды, ориентированная только на отопление)

• Двухконтурная (система, ориентированная одновременно на отопление помещения и нагрев воды в водопроводе). Такая система требует использования специального двухконтурного котла.

Устройство водяного отопления предполагает 3 принципиально разные схемы разводки труб в комнатах.

Разводка труб отопления

Однотрубная система отопления дома

Схема однотрубной системы отопления представлена на фото.

Как видно из рисунка, трубы закольцованы, а радиаторы подключены по очереди. Таким образом, теплоноситель выходит из котла и поочередно проходит каждый из них.
При этом стоит отметить, что температура теплоносителя постепенно снижается. Это существенный минус системы. Тем не менее, она достаточно распространена ввиду простоты, экономичности и возможности сделать однотрубную систему отопления своими руками.

Как снизить потери тепла при однотрубной системе отопления:

• увеличить число секций в последних радиаторах (два-три последних);

• увеличить температуру теплоносителя на выходе. Это, в свою очередь, повышает расходы на отопление;

• обеспечить теплоносителю принудительную циркуляцию. Т.е., установить насос, который создаст в системе дополнительное давление заставляя воду циркулировать быстрее.

Двухтрубная система отопления дома

Схема двухтрубной системы отопления представлена на фото. Синим цветом выделена труба отработки, которая отводит охлажденный теплоноситель из радиатора в котел.

Двухтрубная система обеспечивает подачу теплоносителя к радиаторам без потери тепла. Ее разновидности показаны на фото. При параллельном подключении достигается экономия на материалах. При лучевом, появляется возможность регулировать температуру в каждой комнате отдельно.

Коллекторная (лучевая) разводка

Предполагает использование специального устройства – коллектора, которое собирает теплоноситель и распределяет по трубам к батареям. Схема сложная в реализации, поэтому используется редко.

Безусловным плюсом системы водяного отопления можно назвать ее безопасность.

К числу недостатков относят:

• относительно трудно обогреть значительную площадь без значительных затрат (ввиду потерь тепла при циркуляции воды);

• эстетический параметр. Разветвленную систему труб можно скрыть, пожертвовав некоторым количеством объема помещения, что не всегда удобно, или же оставить на виду;

• большие по размеру радиаторы отопления;

• вероятность появления воздушных пробок. Эта проблема возникает после спуска воды из системы.

Индивидуальное отопление частного дома не только позволяет обеспечить себе желаемый комфорт. Оно важно и для общества в целом, и для сохранности окружающей среды. Кроме того, что при «точечном» отоплении исключаются теплопотери в магистралях (а это до 30% и более мощности ТЭЦ) и уменьшается необходимость к крупномасштабном промышленном строительстве, выброс парниковых газов становится рассредоточенным в пространстве и времени и куда легче «переваривается» естественным круговоротом веществ.

Примечание: при обычной весенней грозе в Подмосковье выделяется энергия примерно в 6-20 Мт тротилового эквивалента. А всего 100 кт ее же, выделившиеся мгновенно и в точке, на той же площади произведут катастрофические разрушения.

Полному выявлению преимуществ индивидуальных систем топления (СО) пока мешают 2 обстоятельства : технические новинки, обеспечивающие радикальную экономию топлива, очень дороги и окупаются за 20-40 лет, а профессиональное выполнение СО, помимо дороговизны, сковано стереотипами типового проектирования (невольный каламбур).При механическом переносе их на частные дома, спроектированные вразнобой, обогрев 1 куб. м их объема часто оказывается дороже, чем в квартире панельной многоэтажки, а расход топлива никак не лезет в экологические нормы. Поэтому для многих домовладельцев и застройщиков-частников вопрос, как сделать СО своими руками или хотя бы грамотно разработать ее схему, представляет животрепещущий интерес.

Данная статья – попытка осветить эти проблемы с точки зрения прежде всего минимизации расходов как на постройку СО, так и расходов на отопление в дальнейшем. Глобальная экономика, экология – это, конечно, очень важно. Но идти к ним нужно от благосостояния отдельных граждан, а не приносить жертвы некоему Левиафану.

Особый интерес как объект обогрева представляет собой двухэтажный дом. В массовом строительстве он невыгоден, там рентабельность напрямую зависит от этажности. Частники до недавнего времени вторых/полуторных этажей тоже избегали, сложно казалось и дороговато. Но с ростом цен на участки под застройку и налогов на землю и недвижимость этажи над первым становятся все актуальнее и для мелких домовладельцев.

Вместе с тем именно для полутора-двух этажного дома можно реализовать нетрадиционные схемы отопления, весьма экономные как по первоначальным расходам, так и в эксплуатации. Возможно, у строителя или теплотехника с «типовым» мышлением от взгляда на такой проект глаза выкатятся, но ведь работает! Греет!

Конечная наша цель – разработать автономное отопление с возможностью аварийного подключения альтернативных источников энергии, эксплуатационные расходы на которое не превысят таковых для квартиры в многоэтажке равной площади. Зарапортовались, милейший? Что ж, текст с инфографикой перед вами, читайте, судите сами.

Начальные положения

Взгляните на рис. Нет, это не конечный наш результат. Это схема отопления 2-этажного дома общей площадью 120-150 кв. м, разработанная по евростандарту DIN. Только схема СО, без обвязки котлов. Которая еще страхолюднее, а как в реале выглядит один лишь коллекторный узел, можете посмотреть на след. рис. справа. Сколько денег уйдет на одни лишь трубы-краны-темометры-манометры-крепеж? Не будем о грустном, поговорим лучше о динамике ставок по ипотеке. Черный юмор, простите.

Мы так делать не будем. Как попало – тоже. Мы для упрощения и удешевления СО используем тот факт, что понятие качества жизни нередко доводится до абсурда и превращается в свою противоположность. Применительно к данному случаю, во-первых, откажемся от управления электроникой и автоматического поддержания к комнатах заданной по отдельности температуры с точностью в плюс-минус 0,5 градуса. Человек не орхидея онцидиум Крамера, не виверра-кузиманза и не декоративный пони. Он сформировался отнюдь не в тепличных условиях и колебания температуры в 2-3 градуса в пределах диапазона комфортности ему только на пользу пойдут.

Второе, евростандарты терпеть не могут дышащих стен. Даже строительную древесину , а из живой строить в некоторых странах прямо запрещено. Почему – непонятно и нигде вразумительно не обосновано. Может быть, по той же причине, по которой стандартный евроиндивидуум под страхом мучительной смерти не станет есть дикие грибы и ягоды, но с удовольствием медленной струйкой пропускает в глотку виски-бурбон, в котором сивухи побольше, чем в сумской картофельной самогонке и от которого человека, привычного к крымским винам и армянскому коньяку, тут же выворачивает наизнанку.

Поконкретнее – в DIN заложена глухая , из-за чего приходится задавать промышленную норму циркуляции воздуха в 2 полных обмена в час. В итоге – теплопотери на вентиляцию составляют 60% общих. Мы же будем исходить из отечественной жилой нормы – 1 обмен/час и 40% вентиляционных теплопотерь. А в экстренных случаях (форсированный обогрев в аномальный мороз, перебои с энегоносителями) вспомним и о медицинском минимуме: человеку для дыхания требуется в среднем 7 куб. м воздуха в час.

Т.е., мы отказываемся от негласно сложившегося принципа «дайте нам коробку, а уж батареи в ней мы как-нибудь распихаем» и попробуем разработать комплексный проект СО в увязке с отапливаемым строением. Приоритетной задачей поставим себе всемерное снижение неустранимых теплопотерь, тогда и меры по утеплению дома окажутся куда действеннее и дешевле.

Наконец, положим, что мы не белоручки, а работа на себя не в тягость будет. Типовая СО предполагает сдачу заказчику под ключ, после чего строители, получив от хозяина причитающееся, уходят на другой объект. Нам же грех будет потратить 3-5 дней на настройку готовой системы под здание один раз и навсегда. Индивидуальное отопление, требующее настроечных работ, оказывается проще, дешевле, надежнее и создает больший комфорт, чем типовое, модифицированное под произвольную планировку; нам ведь в таком случае можно будет сузить запасы по расчетным коэффициентам.

О двух котлах

На схеме выше 2 котла, включенных последовательно, каскадом. И одинаковых, т.е. не под основное и аварийное топливо. Зачем?

Дело в том, что отопительные котлы держат паспортный КПД вниз до 10-12% от номинальной мощности, затем от резко падает. Но для форсированного обогрева в сильный мороз мощность котла нужно брать в 2-3 раза больше расчетной по усредненным климатическим показателям. Тогда предел ее регулировки падает до 3-5 крат, а для полного комфорта требуется регулировка в течение отопительного сезона раз в 10-20, смотря по местному климату. Вот и приходится ставить 2 котла номинальной (расчетной) мощности: включенные каскадно, они дадут как раз нужные пределы мощности не в ущерб запасу на форсаж.

Примечание: мы и здесь попробуем сэкономить – основной котел возьмем расчетной мощности с форсажным запасом, а для затяжного межсезонья или аномальных холодов подключим простенький и дешевый на дополнительном или альтернативном энергоносителе. Включать/выключать его придется вручную, но уж потерпим ради экономии.

О чем нужно помнить!

Есть такое фундаментальное научное понятие – энтропия. Оно, грубо говоря, означает всеобщее стремление к беспорядку. Все на свете хочет затеряться, замусориться, запылиться, расползтись, рассыпаться, растечься. Для поддержания порядка приходится тратить некоторую энергию . Что это значит применительно в СО, разберем на примере. Кстати, энтропия и родилась из термодинамики.

Допустим, ударил мороз или потребовалось усиленное проветривание. Котел «поддал жару», а потом, когда необходимость форсажа прошла, притух ниже номинала, пока СО не остынет. Поскольку теплопотери всегда направлены наружу, на форсированный прогрев потребуется больше времени, чем на уменьшенный во время остывания СО. Это явление называется тепловым гистерезисом и обусловлено тепловой инерцией котла и СО. Куда и как девается энергия излишне сожженного топлива – вопрос интересный для физика, но требующий долгого обсуждения, поэтому просто примем к сведению: тепловой инерции СО нужно добиваться как можно меньшей. В частности – не использовать излишне мощные котлы.

Если, к примеру, по широте души русской купить котел мощности в 5-7 раз больше расчетной, то к уменьшению КПД на нижнем пределе мощности заметно прибавятся и теплопотери на гистерезис, котел-то большой, объем его рубашки сравним с объемом труб и радиаторов. А потом приходится читать на форумах: «Они чем-то газ разбавляют! По теплорасчету выходит расход 170 кубов в месяц, а Будерус жрет 380!» Конечно, жрет. А куда ему деваться, если вместо честно заслуженного на фирменных испытаниях КПД в 85% его заставляют работать еле на сорока. Воды-то в рубашке от этого не убавляется.

Чем греться?

Ну что ж, пора и к делу. И первым делом разберемся, какие виды отопления бывают и какое себе выбрать. Т.е., выберем теплоноситель, из него вытекает и все остальное.

Воздух

Естественную циркуляцию теплого воздуха в помещении создают отопительные печи. Мы к ним вернемся ненадолго в конце, но пока отметим как факт: теплоемкость воздуха очень мала, и для полноценного воздушного отопления необходим либо воздухонагреватель большой площади, либо достаточно интенсивный конвективный поток.

Первый случай – . Нагретый воздух в комнате с теплым полом мало соприкасается со стенами и окнами, а его температура невысока. Тепловая инерция очень мала, т.к. она прямо зависит от теплоемкости теплоносителя. Поэтому теплопотери оказываются ниже, чем при обогреве радиаторами, в 1,4-1,7 раза. Одно плохо: протолкнуть первичный теплоноситель через замурованную в пол длинную тонкую трубку трудно, поэтому для теплого пола необходим отдельный циркуляционный насос. Если электричество пропадет, он остановится и пол перестанет греть.

Из-за высокой эффективности в сочетании с энергозависимостью теплые полы желательно применять в помещениях, не требующих ровного температурного режима, но интенсивно теряющих тепло: в прихожих, коридорах, холлах. В спальне или детской нежелательно – повышенный комфорт при меньших расходах не окупает риска внезапного выстуживания ночью.

Второй случай – полностью воздушная СО от печи-калорифера в подвале через систему воздуховодов. В зданиях не выше 2-х этажей воздушно-конвекционная СО может быть очень экономичной, затем ее КПД стремительно падает. Она широко применялась в древности, но уже в Средние Века вследствие роста этажности зданий вышла из употребления. В настоящее время методика расчета воздушно-конвекционной СО отсутствует, поэтому ее постройка – удел любителей технических экспериментов на себе.

Пар

Отопление перегретым водяным паром под давлением почти начисто лишено тепловой инерции и при прочих равных условиях позволяет уменьшить мощность котла (и расход топлива) на 20-30% Однако использование паровых СО разрешено только в производственных помещениях при непрерывном квалифицированном присмотре и уходе за системой: вероятность аварии существенна, перегретый пар чрезвычайно, даже смертельно, травмоопасен , а паровые радиаторы нагреваются до 120-140 градусов. Сборка паровой СО сложна и трудоемка, т.к. единственно возможный материал для компонентов системы – сталь.

Вода и антифриз

На сегодняшний день оптимальным вариантом для частного жилого дома является водяное отопление : теплоемкость воды больше, чем у большинства прочих жидкостей, что позволяет сделать СО компактнее, но вязкость ее невелика. Это позволяет добиться небольшой тепловой инерции за счет ускорения оборота теплоносителя в системе; как – об этом далее. Для построения водяной СО можно использовать пластики, что облегчает работу и уменьшает дополнительные теплопотери.

Что касается растворов этиленгликоля в воде – антифризов – то их теплотехнические свойства ничуть не хуже. Но антифризы дороги, токсичны, поэтому требуется тщательная и долговечная герметизация системы. Кроме того, ограничивается выбор типа котла и удорожается его обвязка, т.к. использование аварийного сброса перегревшегося теплоносителя в канализацию исключено.

СО на антифризе желательно использовать во временно обитаемых зданиях , скажем, сдаваемых в аренду зимой. Но для них тогда потребуется обеспечить независимое электроснабжение – обвязка котлов на антифризе, как правило, электромеханическая и управляется электроникой. Дороже будет и сама СО: ее арматура должна быть рассчитана и на минусовой температурный диапазон, а конструкция исключать осаждение водного конденсата из наружного воздуха.

Чем топить?

Второй основной вопрос – топливо для котла. Самый экономичный вариант – газовое отопление на природном газе . По соотношению энергоемкости и цены он пока не имеет себе равных. 1 кДж из сжиженного баллонного пропан-бутана обходится примерно втрое дороже, кроме того, 30 кг газа в стандартном 50 л баллоне на сутки хватает только южнее Ростова-на-Дону. Электричество как основной энергоноситель тоже пока не вариант: его энерговыделение, с учетом КПД системы, 0,95 кВт тепла на 1 кВт от сети, а стоит 1 кВт/ч 3 руб.

Примечание: в некоторых случаях применение стационарных отопительных электроприборов все же может быть оправдано, см. далее.

Но чем тогда топить, если дом без газа? Решим эту задачу так: определим потребный общий запас энергии топлива в целом за сезон, по нему и энергоемкости (теплотворной способности) топлива объем его закупки, а там уже по местным ценам решим, под какое топливо нужен котел. Эта же методика применима и к аварийному дополнительному котлу.

Примечание: теплотворная способность древесины сильно зависит от ее влажности. При отсыревании дерева от комнатно-сухого (15% влажности) до хранившегося в открытой поленнице (60% влажности) теплотворная способность падает в 2,5 раза.

Теплотворную способность разных видов топлива см. в таблице справа. Древесное топливо предполагается комнатно-сухим. Точнее с местным видом топлива можно определиться у его поставщика и/или у муниципальных теплотехников. Чтобы привести к ней мощность котла, нужно вспомнить, что 1 Вт = 1Дж/с. Т.е., определим сначала, сколько кВт должен развивать котел в среднем за отопительный сезон:

P = (ξp)/η (1),

где η – паспортный КПД котла;

ξ – сезонный коэффициент использования мощности котла.

Для Москвы ξ = 0,5, к Архангельску он пропорционально увеличивается до 0,79, а к Краснодару также пропорционально падает до 0,35.

Теперь умножаем P (в киловаттах) на 3,6 (столько килосекунд в часе) и на 24, количество часов в сутках, получим среднесуточное энергопотребление СО:

e(кДж) = 86,4t(1000с)*P(кВт) (2),

и, умножив его на продолжительность отопительного сезона в сутках, получим полную сезонную энергопотребность на отопление E. Поделив его на теплотворную способность топлива Q, получим закупочный вес топлива в килограммах:

M(кг) = E(кДж)/Q(кДж/кг) (3),

ну, а сколько килограмм в тонне, это уж все знают. Осталось сравнить цены и определиться, что дешевле будет.

Примечание: иногда в справочниках дают теплотворную способность топлива в килокалориях (ккал) на кг. Перевод в джоули прост: 1 Дж = 0,2388 кал, а 1 кал = 4,3 Дж.

Точно так же рассчитывается расход газа, только везде вместо килограммов будут кубометры. Чтобы получить среднемесячный расход газа (это может понадобиться при верстке семейного бюджета), общий расход просто делим на число месяцев в отопительном сезоне.

Примечание: в интернет-справочниках, калькуляторах теплопотерь, торговых декларациях и пр. можно встретить теплотворную способность в кВт/кг или кВт/куб.м. Не верьте этим данным – ватт и его производные это единицы мощности, энерговыделения в единицу времени. Если тут же не указано, за какое время было сожжено топливо, что получились такие цифры, это филькина грамота. Для расчета количества топлива и расходов на него нужно знать полное энерговыделение независимо от времени его использования, т.к. платим мы за энергию, а не за мощность. А как ее определить, если неизвестно, сколько времени эти киловатты выделялись? Если 1 кг топлива полностью сгорел за 1 с, развив мощность в 1 кВт, то энергии в этом килограмме 1 кДж. А если он с той же мощностью горел 1 час, то энергии выделилось 3600 кДж или 3,6 Мдж. По умолчанию предполагается, что имеется в виду (кВт*ч)/кг, тогда выходит тоже единица энергии, с размерностью той же, что у джоуля. Но торговцы, втихаря убрав *ч (опечатка вроде), бессовестно вписывают в графу любую разводную ахинею, и никак не проверишь.

Отопление в доме

Расчет отопления для своего дома мы будем производить в следующем порядке:

• Набросаем эскизный проект дома, исходя из доступных средств и участка под застройку.
• Проведем зонирование дома по степени необходимой комфортности помещений.
• Найдем теплопотери для каждой комнаты в отдельности.
• При необходимости, если разрабатывается СО для новостройки, доработаем эскизный проект.
• Разместим в комнатах отопительные приборы: батареи радиаторов и, возможно, дополнительные стационарные обогреватели.
• Также для каждой комнаты определим суммарную тепловую мощность радиаторов, а по ней – требуемое количество секций.
• Выберем систему построения СО и схему разводки теплоносителя, а по ним – дополнительные поправочные коэффициенты для расчета мощности котла. Здесь же определимся, что будем делать сами, а для чего придется нанимать мастеров.
• Рассчитаем, пользуясь основным (обязательными) и дополнительными коэффициентами, требуемую мощность котла.

После этого останется рассчитать метраж и номенклатуру труб, количество и номенклатуру соединителей, вентилей, устройств автоматики, характер и объем работ, требуемые инструмент и материалы и пр. По данным расчета составляется смета на постройку СО, но это предмет отдельного серьезного разговора. Здесь мы ограничимся расчетом котла, т.к. методика расчета расхода топлива уже приведена выше.

Зоны комфортности

Основа экономного расходования энергии на отопление – тщательное зонирование дома по требуемой/допустимой степени комфортности комнат. Частному домовладельцу, не стесненному типовыми нормами и затратами на оплату специалистов-проектировщиков, можно рекомендовать зонирование здания более детальное, чем принято при массовой застройке под потенциальных покупателей, но сильнее экономящее тепло:

1. Зона полного комфорта – температурный диапазон 22-24 градуса, не более 2-х наружных стен. Сюда относятся , (особенно – ), комнаты престарелых родителей, тренажерный зал, и т.п.
2. Спальная зона – кроме , это комнаты общего назначения, где сосредоточена вся личная жизнь их обитателей: гостевые, комнаты прислуги, помещения, сдаваемые в аренду. Температурный диапазон – 21-25 градусов.
3. Жилая зона – , столовая, рабочий кабинет для умственного труда, будуар хозяйки и пр. Температурный диапазон – по санитарной норме, 18-27 градусов.
4. Хозяйственная зона – здесь люди активно работают полностью одетыми по сезону. Скорее всего, имеются источники дополнительного обогрева. Сюда относятся кухня, домашняя мастерская, зимний сад и т.п. Верхний предел температуры не нормируется, нижний в отсутствие людей может опускаться до 15-16 градусов.
5. Зона временного пользования, или проходная зона – , лесничная клетка, гараж и т.п. Т.к. люди здесь появляются мимоходом и в верхней одежде, то нижний температурный предел задается в 12 градусов. Для обогрева целесообразно использовать теплый пол или потолочные инфракрасные (ИК) излучатели, о них см. далее, в разделе об электрообогреве. Радиаторы отопления – аварийные, временно включающиеся для защиты котла от перегрева.
6. Подсобная зона – в помещениях этой зоны источники тепла не устанавливаются, температурный диапазон вообще не нормируется, лишь бы выше нуля было. Обогрев осуществляется за счет теплопередачи из соседних помещений. Здесь также можно ставить аварийные радиаторы СО.

Планировка

Если СО проектируется для уже построенного дома, то ничего не попишешь – зонировать придется то, что есть и теплопотери выйдут какие получатся. Но все равно меньше, чем по стандартным методикам расчета. Если же СО вписывается в дом на этапе предварительного проектирования, то нужно руководствоваться следующими правилами:

• На комнату комфортную должно приходиться не более 2-х наружных стен, т.е. не более 1 наружного угла. Теплопотери через углы максимальны.
• Для котла, пусть и настенного, лучше выделить отдельное помещение, это повысит его среднесезонный КПД. Минимальные требования по противопожарным правилам – объем от 8 куб. м, высота потолка от 2,4 м, обязательно должно быть открывающееся окно площади от 10% площади пола котельной, необходим свободный приток воздуха либо через щель под дверью от 40 мм, либо через решетку с воздушным фильтром в ней (желательно), либо через приточные клапаны с улицы. В котельной обязателен отдельный дымоход, не сообщающийся с общей вентиляцией и другими дымовыми каналами (скажем, с дымоходом камина). Отделка – из негорючих материалов, перегородки со смежными комнатами – не менее чем в кирпич (27 см).
• Комнаты 1-й зоны желательно располагать смежными с котельной (топочной), чтобы полнее использовать бросовое тепло котла. Но дверь в котельную нужно делать либо с улицы, либо из комнат нежилых зон – хозяйственной, проходной, подсобной, кроме гаража.
• Санузел предпочтительно располагать либо тоже смежным с котельной, либо поближе к центру здания.
• Помещения хозяйственной, проходной и подсобной зон следует размещать с углах, у наветренной, северной или северо-восточной стен.
• Комнаты хозяйственной зоны, кроме того, желательно использовать в качестве тепловых буферов между 1-3 и 5-6 зонами.

Примеры стандартного (по типовым, но с умом примененным нормам) и нестандартного планировочных решений показаны на рис. Обозначения: Г – гостиная, С – спальня хозяев, Д – детская, КР – комната родителей хозяев (для бабушки), К – кухня, Каб – рабочий кабинет хозяина, Тл – туалет, Вн – ванная, Гр – гардеробная, П – прихожая, Т – топочная (котельная), Ч – чулан, Х – холл, Ф – фонарь над холлом из поликарбоната на плоской крыше, Гар – гараж.

Оба дома имеют общую площадь менее 150 кв. м, а под застройку для них достаточно 4-х соток, и еще остается место для газона и садика на задворках. Тем не менее, гостиную в 30-35 квадратов и спальню в 15-20 квадратов может себе позволить далеко не каждый обеспеченный горожанин.

Дом слева – для семьи со сложившимся укладом и традиционным мышлением. Детскую отнесли в угол, а бабушкину комнату к топочной потому, что первенец уродился крепышом, а старушке полезно погреть косточки. Если бабушка, по ее собственным словам, заживется на свете до тех пор, пока не понадобится вторая детская, хозяин согласен уступить ей кабинет.

Дом справа – для молодой самостоятельной семьи. Благодаря довольно большому холлу неправильной формы удалось распихать все-таки (по выражению проектировщика) двери в комнаты и затолкать санузел в центр здания. Крыша встроенного гаража (он не на цоколе и потолок в нем ниже) более чем на 1,5 м ниже крыши дома. К тому времени, когда родители расплатятся по ипотеке и понадобится вторая детская, над гаражом предполагается надстроить полуторный этаж из одной большой комнаты и отдать ее старшей дочери.

Расчет теплопотерь

Теплопотери комнат 1-4 будем рассчитывать как принято, без учета внутреннего теплообмена в здании. 5 и 6 будем считать на все 4 стены, а то и на все 5-6 стен, если речь идет о нестандартной планировке. Для расчета нам понадобятся, кроме знания конструкции стены и толщины составляющих ее слоев в метрах, следующие величины:

1. Тепловое сопротивление материалов Rt или удельные теплопотери материалов qп.
2. Средняя температура января (или самого холодного месяца в вашей местности), ее можно узнать в местной метеослужбе или на сайте Росгидромета, или на сайте местного муниципалитета.
3. Средняя температура за зиму, сведения – там же.
4. Коэффициент сезонного использования мощности котла, уже применявшийся выше.

Примечание: удельные теплопотери иногда даются в ккал/м*час, тогда их нужно переводить в Вт/м^2, пользуясь соотношениями между джоулем и калорией и между джоулем и ваттом.

При типовом проектировании расчет теплопотерь ведут по их удельным значениям и температуре самой холодной недели в году. Результаты получаются достаточно точными для больших многоэтажных зданий (таблицы удельных теплопотерь, вообще говоря, разрабатываются отдельно для зданий сходной конструкции). Малый частный дом по теплу совершенно точно нужно рассчитывать по тепловому сопротивлению материалов. По удельным теплопотерям частнику можно с достаточной точностью считать отток тепла через холодный чердак и входную дверь.

Некоторые данные к расчету приведены на рис. Но, вообще говоря, Rt и qп нужно брать из спецификации на материал. У того же кирпича и пенопласта они существенно различаются не только от производителя к производителю, но и от партии к партии. Если поставщик не показывает паспорт материала или в нем нет Rt или qп, лучше купить где-то еще. Это тот случай, когда скупой платит не дважды, а всю жизнь.

Собственно расчет прост: умножаем табличное значение Rt для данного материала на толщину его слоя в метрах, от результата берем обратную величину, это не что иное как теплопроводность данного слоя, и умножаем ее на площадь рассчитываемой поверхности и на разницу температур (температурный градиент) по обе ее стороны; если на пути тепла несколько слоев разных материалов (напр. штукатурка-кирпич-утеплитель), то Rt каждого слоя складываются. В результате получим поток теплопотерь из комнаты в ваттах Qп. Если расчет ведется по удельным теплопотерям qп, их табличное значение умножаем на разность температур и площадь поверхности, но просчитать многослойку по qп уже сложнее, их для этого нужно привести к Rt.

Расчет ведется отдельно для стен, пола, потолка, окон и дверей. За максимум температурного градиента ΔT берем минимум допустимой температуры помещения, а за его минимум:

• Для стен и окон – среднюю температуру января, поделенную на коэффициент сезонного использования мощности котла ξ.
• Для потолка – среднесуточную температуру самой холодной недели зимы, как в расчете по удельным теплопотерям.
• Для пола – среднезимнюю температуру данной местности.

С точки зрения типового проектирования этот метод – совершенная ересь. Но мы учтем обстоятельство, которое в многоэтажках не действует, а именно: тяга котла в малом частном доме обеспечивает вентминимум воздухообмена с большим избытком. Затем, как сами себе хозяева в своем доме, воздух в котельную пустим 2 путями: через щель под дверью из кухни или решетку с фильтром над полом в туалете/ванной, и с улицы через клапаны в наружной стене.

В средние холода клапаны котельной закрыты. Вдруг ударит аномальный мороз, их открываем, подток воздуха к котлу из дома ограничиваем или вовсе перекрываем. «Дышальный» минимум в 7 куб.м/час на человека обеспечиваем по-дедовски: форточками или, посовременнее, вентклапанами в комнатах. Еврокачества жизни тут никакого, но ведь прикрыть/открыть клапаны не сложнее и не труднее, чем поджарить яичницу. Которую Европа тоже кушает. А при таком построении СО расходы на отопление частного дома меньшие, чем абонплата за тепло в городской квартире – реальность. Наконец, если у хозяина голова и руки на месте, то кто мешает снабдить клапаны температурной автоматикой? Тогда и с качеством жизни все в порядке будет.

Ставим батареи

Какие?

В продаже есть радиаторы отопление 4-х типов:

1. Стальные тонкостенные – самые дешевые.
2. Алюминиевые.
3. Биметаллические сталь-алюминий – самые дорогие.
4. Чугунные, только не старые «гармошки», а профилированные.

Первые более подойдут для регионов с мягкой зимой и непродолжительным отопительным сезоном. При интенсивной топке они могут коррозировать, и при ней же в системе возможны гидроудары, которых тонкая сталь не выдерживает.

Алюминиевые батареи хорошо отдают тепло и обеспечивают малую тепловую инерцию системы; теплопроводность алюминия очень высока, а теплоемкость мала. Но непрочны, в регионах с резкими сменами погоды могут потечь от гидроударов. Кроме того, плоховато сопрягаются с металлическими трубопроводами, коэффициент температурного расширения (ТКР) алюминия велик. Лучше всего использовать их в регионах севернее черноземной полосы, где зима стабильно холодная, тогда недостатки алюминия не сказываются.

В биметаллических радиаторах алюминиевые секции нанизаны на тонкий прочный сердечник из спецстали. Технических недостатков у биметалла нет, применять биметаллические батареи можно где угодно без ограничений, но они очень дороги.

Чугун вечен, гидроудары вообще игнорирует, по дешевизне – второй после стали. однако тяжел, для нужен помощник. А самое главное – обладает очень большой для металла теплоемкостью. Тепловая инерция СО и теполопотери в ней на гистерезис будут велики.

Примечание: все выше и нижеописанные хитрости экономии тепла в системе с «чугунками» недействительны. Ее нужно считать по-типовому.

Расчет радиаторов

Расчет батарей в комнаты прост: найденную ранее величину теплопотерь делим на тепловую мощность одной секции, умножаем на коэффициент запаса 1,2 и округляем до ближайшего наибольшего целого, мы получили количество секций на комнату. Но обратите внимание: не сказано «на паспортную мощность секции».

Дело в том, что паспортная мощность дается для температуры подачи 90 градусов и обратки 70 градусов. В многоэтажках это оптимум. Но наша СО не такая большая и мы можем уменьшить соотношение температур подачи/обратки до 80/60 градусов. Меньше нельзя, если обратка остынет ниже 50 градусов, то или сработает байпас котла (см. далее) и деньги за тепло полетят в трубу, или, еще хуже, в котле может выпасть кислотный конденсат, способный быстро и полностью вывести его из строя. Чего мы этим добьемся? Меньших теплопотерь от батарей прямо в стены. Существенно меньших, т.к. теплоотдача нагретого тела пропорциональна 4 степени его температуры.

Значит, нам нужно для правильного расчета батарей пересчитать их мощность на меньший температурный диапазон. Паспортное соотношение температур 90/70 = 1,2857, а наше 80/60 = 1,3333. Поправочный коэффициент для батарей будет (1,2857/1,3333)^4 = 0,865. На него и умножаем паспортную мощность секции для расчета.

Где ставить?

Размещение батарей – тоже дело тонкое и смекалки требующее. Взгляните на поз. А рис., там – типовое, в нишах под окнами. Правильно, кстати, тепловая завеса перед окном намного уменьшает потери через него. Расчетные значения: спальня – 4 секции, гостиная – 8, детская – 6.

Теперь поднимемся на 1 уровень смекалки, поз. Б. В гостиной так и осталось 8 секций, 2 по 4. И теплозавеса не пострадала: ее создают стакивающиеся потоки от 2-х батарей. Но их тылы греют уже не наружную стену, а перегородку, так что в детской хватает 4-х секций. 2 – сэкономлены, и не только по закупке, но и по мощности котла, см. далее.

Батареи у боковых стен неэстетичны? А мы вместо обычного подоконника положим фигурный, как говорится – креативный, показан зеленым пунктиром. На нем можно развести растения, устроить рабочий уголок и т.п. На поз. В – вариант, интересный для, например, ЮФАО и Предкавказья. Батарей в гостиной вовсе нет (3 зона комфортности), а на стены повешены ИК-излучатели в виде картин (о них далее), настроенные на 18 градусов. Сэкономлено еще 8 секций, а расход электричества на ИК-подогрев вдвое меньше экономии на газе.

Примечание: тут сказывается и тот факт, что человек излучает в среднем 60 Вт тепла. Батареи его не чувствуют, а датчики ИК-картин вполне.

Об экранировании батарей

В большинстве случаев батареи все же придется ставить в подоконных нишах. Тогда потери от них прямо в стену можно уменьшить в разы, применив , см. рис справа. Аэрокозырек и тепловоздушный инжектор выгибаются из жести или тонкой оцинковки, а на ИК-отражатель пойдет кусок фольгированной с двух сторон волокнистой теплоизоляции.

Выбираем систему

Здесь нужно знать, что тепловая инерция СО тем меньше, чем быстрее в ней циркулирует вода. А скорость ее циркуляции, в свою очередь, зависит от давления в системе. Насколько позволяет прочность труб и батарей (с учетом возможности гидроудара), давление следует увеличивать.

Открытая или закрытая?

Открытые, или атмосферные, СО (слева на рис. ниже) до недавнего времени строились повсеместно, они просты и требуют минимума материалов. Сейчас строить новые СО открытого типа в большинстве стран запрещено по следующим основным причинам, кроме которых есть и много других:

1. Для создания давления в 1 ати (атмосферу избыточную), что примерно равно 1 бар, нужен подъем расширительного бака на 10,5 м.
2. Расширитель требуется большого объема, что увеличивает инерцию СО и риск гидроудара.
3. При любом утеплении расширителя его теплопотери недопустимо велики.
4. Открытая СО требует регулярного ухода и обезвоздушивания.

Закрытые СО сложнее и затратнее в постройке, но отвечают современным требованиям и могут неограниченное время работать без присмотра. Общая схема закрытой СО показана справа на рис:

Ее часть правее сечений, обозначенных А-А, вполне доступна для самостоятельного изготовления. То, что левее – собственно, уже обвязка котла. Это отдельная тема, во-первых. Во-вторых, сколько линеек котлов в продаже, столько к ним и обвязок, подробно описанных в фирменных спецификациях. Поэтому укажем только, для ориентировки, назначение ее частей:

• Т1 – байпас (обход, шунт) котла. Если температура обратки падает до 50 градусов, термоклапан 10 срабатывает от датчика 12 и перепускает часть воды из подачи в обратку. Вентилем 5 байпас перекрывают, если отопление переключается на аварийно-резервный электрокотел ВИН (см. ниже и далее) 14.
• Т2 – байпас циркуляционного насоса (попросту – помпы) 6. Срабатывает от термометра подачи 3 (такой же термометр желателен на обратке) в случае перегрева подачи при неисправности насоса или пропадании электричества. СО при этом переходит в слабо греющий и неэкономичный, но энергонезависимый термосифонный режим.
• 2 – системный манометр.
• 4 – аккумулирующий сосуд (тепловой демпфер), необходим для предотвращения гидроударов. Чаше всего совмещается с бойлером ГВС, т.к. СО с ним связана не непосредственно, а змеевиком-теплообменником. Если предусмотрена работа СО от альтернативного источника энергии (АИ) 13, то в демпфер встраивают второй змеевик, если АИ – солнечный коллектор (СК), или низковольтный ТЭН, если АИ – солнечная батарея (СБ).
• 7 – радиаторы отопления.
• 15 – вентиль воздушного дренажа, устанавливается в наивысшей точке системы.
• 8 – раздаточный и сборный коллекторы, нужны для предотвращения гидроударов из-за перепада давления воды по высоте этажа. Количество раздающих/собирающих патрубков – по числу этажей. Размещаются примерно посредине высоты здания. В одноэтажном доме не нужны.
• 9 – мембранный расширительный сосуд с аварийно-технологическим выпуском воды в канализацию. Служит для компенсации теплового расширения теплоносителя.
• 11 – подпитка СО от водопровода. В простейшем случае – поплавковый кран и фильтр-отстойник. Если вода плохая, ставят дополнительные приборы ее подготовки. Система подготовки воды для ГВС условно не показана, т.к. к СО не относится.
• 14 – аварийно-резервный вихревой индукционный нагреватель ВИН. Работает от домовой электросети или от АИ-СБ через инвертор DC/AC 220В 50/60 Гц.

Как раздать тепло?

Схемы раздачи теплоносителя по отопительным приборам бывают, во-первых, тупиковыми и оборотными. В первых поток воды замыкается только через батареи, теплые полы, полотенцесушители и т.п. Во вторых существует частичный непосредственный переток воды из подачи в обратку. Оборотные схемы обладают наименьшей тепловой инерцией, минимума труб и допускают эксплуатацию котла без байпаса, т.к. чрезмерно остывающая обратка сама оттягивает к себе горячую подачу от батарей, но хорошо работают только при очень длинных ветвях (лучах) подачи/обратки, поэтому применяются в основном в больших производственных помещениях: цехах, складах.

О лениградке

В данном случае ленинградка не разновидность карточной игры преферанса, а т.наз. лениградская схема раздачи тепла, см. рис.

Схема СО «Лениградка»

Ленинградка предельно проста, требует рекордно малого количества труб, а ветви разводки в частных домах нередко сравнимы по длине с промышленными. Поэтому лениградка в последнее время активно обсуждается в рунете. Подробнее о ней можно посмотреть ролик ниже.

Видео: система отопления «Ленинградка»

• Однотрубными – батареи включаются последовательно, цельная труба идет только на обратку.
• Двухтрубными – батареи включаются параллельно между трубами подачи и обратки.
• Комбинированными – последовательные секции (опуски) включаются как отдельные батареи в двухтрубной схеме.

Одна труба

Однотрубная система (см. рис.) требует наименьшего количества материалов для постройки.

Однако распространена мало из-за следующих недостатков:

• Помпа Р и байпас котла Т обязательны даже в открытой СО.
• Демпфер-аккумулятор А нужен большой, от 150 л, емкости, что увеличивает тепловую инерцию СО.
• Регулировка батарей взаимозависима: если их более 3-х на луче и все разные, то с настройкой СО можно провозиться полсезона. Причем нужны дорогие трехходовые перепускные вентили.
• Батареи сами по себе греются неравномерно, из-за этого склонны к самозавоздушиванию (растворимость газов в воде растет при понижении температуры), поэтому на каждый радиатор нужен отдельный воздушный дренаж.
• Помпа нужна вдвое большей обычного мощности, от 40-50 Вт на каждые 10 кВт мощности котла.

Две трубы

Двухтрубная схема (см. рис.) требует больше труб, но меньше арматуры, так что выходит по материалам ненамного дороже однотрубной, только работы на нее нужно больше.

Емкость демпфера – от 50 л. Некоторые типы газовых котлов при работе в двухтрубной схеме с длиной луча до 12-15 м допускают эксплуатацию без байпаса. Регулировка радиаторов практически независима, воздушник нужен только один. Самая распространенная схема.

Комби

Комбинированная схема, см. рис., «теплушникам»-типовикам почти совсем неизвестна, т.к. для одноэтажных домов не годится, а при этажности более 2-х собирает в себе недостатки одно- и двухтрубной.

Но как раз в 2-этажном доме, хотя циркулятор с байпасом здесь нужны обязательно, у нее оказываются преимущества и той, и другой:

• Демпфер – от 50 л, как у 2-х трубной.
• Если верхнюю распределительную магистраль М сделать из трубы диаметром от 60 мм и провести под потолком (можно спрятать под карнизом или гипсокартонным фальшпотолком), то демпфер вообще не нужен.
• Если при планировке здания свести в опуски отопительные приборы примерно одинаковой мощности, то весь опуск можно регулировать одним простым шаровым вентилем, т.к. теплопотери второго этажа через потолок больше, чем первого через пол.

Недостаток у системы «комби-двуэтажная» всего один: нет нормативной методики расчета. Чтобы правильно ее сделать разработать, нужен большой опыт и профессиональное чутье.

Разводка

Схем разводки трубопроводов к приборам есть 2: контурная (слева на рис.) и радиально-лучевая, там же справа. Явных преимуществ друг перед другом у них нет. Лучевка требует несколько меньшего метража труб, если котельная в центре дома, но это еще как выйдет смотря по планировке. Вообще, если проектировать по-совести или для себя, а не ради денег побольше, то нужно остановиться на контурной: вдруг что с трубами, пол ломать придется у стены, а не посреди комнаты.

О трубах

Лучшие трубы для СО – пропиленовые. Долговечность проверена 30-ти летним опытом, не требуют дополнительной теплоизоляции при замуровывании и в штробах. К гидроударам не только безразличны, но и гасят их, т.к. пластик мало упруг и очень вязок, а прочность пропилена на разрыв получше, чем у иных сталей. По ТКР отлично сопрягаются с любыми металлами, т.е. алюминиевые батареи на пропиленовых трубах можно применять где угодно. Не чрезмерно дороги, а сборка проста: нужно только уметь обращаться с паяльником для пропилена, чему можно . Сопротивление току воды очень мало, что при том же давлении в СО даст циркуляцию быстрее и тепловую инерцию меньше.

Сталь тоже не так уж плоха: вечна и дешева. Но работать с ней сложно: нужна сварка, мощный трубогиб и т.п. Медь вечна, работать с ней можно на колене: труборез, трубогиб, оправка для развальцовки концов и шабровка (ример) нужны мелкие ручные. Соединяется пайкой, что тоже несложно. Однако медь очень дорога, требует утепления труб даже при проводке сквозь стены и перекрытия, а гидроудар держит хуже алюминия. В общем, для богатых и амбициозных: а у меня медь, не что-то там! Почему не золото или серебро? Они крепче и дороже.

Анекдот из 90-х: Встречаются два новых русских: «О, братан, у тебя новый галстук! – Да, вот только что 300 баксов отдал! – Слышь, ну ты и лоханулся! Вон за углом бутик, там точно такие же по 500 продают».

Металлопластик вообще исключаем. Утверждения, что его можно монтировать одним разводным ключом – либо вранье, либо невежество. Нужен специнструмент, тот же, что и для меди. Затем, максимально допустимая температура покрытия из ПВХ – 80 градусов. А самое главное – фитинги (соединительная спецарматура) текут, хоть ты тресни, и пока еще ни один производитель с ними не справился. В СО это чревато не столько протечкой, сколько завоздушиванием на полном ходу, что грозит уже настоящей бедой.

Об уклонах

Любой СО когда-то да придется работать на термосифоне, без помпы. Чтобы при этом и котел не перегрелся, и в комнатах достаточно тепло было, монтаж подачи с обраткой нужно вести с уклонами в 5 мм/м, см. рис. справа. «Профи»-халтурщики часто этим пренебрегают, надеясь на термоградиентный напор в трубах, но для себя, конечно, лучше постараться и сделать надежно.

Расчет котла

Теперь можно взяться и за котел. При описанном подходе к проектированию СО вопросами недостаточности/избыточности его тепловой мощности сравнительно с таковой радиаторов (а это вопросы тонкие и сложные), не задаемся. Форсированный обогрев, если нужно, будет обеспечен запасом температуры подачи (мы ведь ее понизили), а более-менее нормальная работа на термосифоне – аккумулятором и уклоном труб. Тогда мощность котла рассчитывается несложно:

• Складываем мощности всех отопительных приборов, питаемых водой от котла.
• Умножаем на 1,4, это мы учли 40% теплопотерь на вентиляцию.
• Результат делим на сезонный коэффициент использования мощности.
• Второй результат делим на КПД предварительно выбранного котла.
• Выбираем из облюбованной линейки котлов ближайший большей мощности.
• Если его КПД ниже предварительно заданного, повторяем расчет; возможно, придется взять котел помощнее или другого производителя.

Например, для описанных выше домов, при надлежащем утеплении, совокупные теплопотери составят около 8 кВт без вентиляции. Мощность всех радиаторов и прочих отопителей вышла 9,5 кВт. Тогда: (9,5*1,4)/(0,5*0,85) = 31,3 кВт. Выбираем котел на 30 кВт, а к нему – ВИН на 3 кВт. По типовому расчету выходила мощность 40 кВт в виде 2-х 20-кВт котлов, которые стоили вдвое дороже одного 30-кВт с ВИНом.

Видео: пример отопления частного дома площадью 300 кв.м.

Внимание: редакция не несет отвественности за содержание и качество ролика!

Электроотопление

Здесь речь пойдет не об электрокотлах, электричество дорого и ставить их можно, только если топлива вообще нет. Речь пойдет о дополнительных водогрейных и отопительных приборах. Электрическое отопление с их помощью в мезсезонье может оказаться дешевле, чем твердым или жидким топливом.

ВИН

ВИН, о котором сказано выше, по устройству своему – электрический трансформатор с короткозамнутой вторичной обмоткой, она же и магнитопровод. В изделии – отрезок стальной трубы, на который наложена первичная обмотка из толстой медной шины, см. рис. Вихревые токи (токи Фуко из школьной физики) наводятся во вторичке, частично и в воде, и греют ее. ВИНы вечны и отличаются редкостной «дубовостью»: не боятся даже удара молнии и кошмара всех электриков – отгорания нуля на подстанции.

Но главное их достоинство – нулевая тепловая инерция. Площадь контакта вторички с водой в тысячи раз больше, чем у ТЭНа, а ее объем в трубе в сотни раз меньше, чем в баке бойлера. За счет этого, если в межсезонье, когда топливный котел еще дышит на малом КПД, его погасить и включить ВИН, то расходы на электрообогрев окажутся меньше затрат на уголь и сравнимы с газовыми.

Обусловлено это тем, что ВИН безразличен к температуре обратки. Нет пламени в топке, нет и отработанных газов, кислотным парам просто неоткуда взяться. Можно снизить температуру подачи хоть до 40 градусов, практически полностью исключив наведенные теплопотери (они, как помним, пропорциональны 4 степени температуры батарей). Топливный котел в таком случае будет зря жечь топливо на перегонку воды по байпасу.

ИК-картины

Об ИК-обогревателях также уже сказано. Они бывают 2-х видов: пленочные (слева на рис.) и светодиодные (ИК-картины), там же в центре и справа. Первые относительно дешевы, это те же электрокамины, только низкотемпературные. Малоэкономичны, пригодны для временного местного обогрева, скажем, на даче. В санузлах и др. помещениях с повышенной влажностью опасны.

Инфракрасные нагреватели — картины

ИК-картины – другое дело. Они, в сущности, цифровые фоторамки, т.е. изображение можно менять, записывать в память свое. Но в ИК-картинах каждый пиксель содержит кроме цветовых (R, G и B) излучателей еще инфракрасный. КПД ИК-светодиодов высок, но главное – высока и направленность излучения; назад и в стороны они почти не греют. Нужная температура в комнате задается с пульта. Поэтому ИК-картины можно использовать для экономичного обогрева комнат 4-6 зон или даже 2-3 в теплых районах. Плохо одно: дороги эти приборы, и очень.

Примечание: выпускаются ИК-излучатели и без картинки, потолочные для обогрева гаражей и подсобок. Они дешевле, но ненамного.

Альтернативная энергия

В РФ и вообще выше субтропиков по географической широте солнечное альтернативное отопление как основное в обозримом будущем малоперспективно : инсоляция зимой в ясный день не превышает 300 Вт/кв. м. С учетом КПД преобразователей энергии нужна площадь панелей в десятки и сотни кв. м, что в частных домах нереально. К примеру, самых дешевый из предлагаемых энергонезависимый дом, на 26 квадратов жилых (общая комната и крохотная спальня + маленькая кухонька и совмещенный санузел, как в ЖД вагоне), стоит более $500.000.

(ВСУ) тоже стоят подороже хорошего дома и требуют большой площади для установки, а земля все дорожает. К тому же ветра в России в основном не сильные. Некоторый интерес представляют солнечные коллекторы, т.к. их можно делать самому. Но горячую воду самоделки дают только летом. Фирменные модели, греющие воду зимой до 70 градусов, буквально напичканы чудесами высоких технологий и стоят очень дорого.

Устройство солнечного коллектора показано на рис. в центре. Корпус панели из газонепроницаемого материала тщательно герметизируется и не менее тщательно со всех сторон, кроме лицевой, утепляется. Внутри зачерняется вместе со змеевиком специальной краской, хорошо поглощающей тепловое излучение и закрывается 2-5 слойным стеклопакетом на герметике. Стекло тоже специальное, теплоотражающее. Затем панель заполняется аргоном или углекислым газом под давлением, чем больше, тем лучше. Известны фирменные модели с давлением внутри более 10 бар. В такой конструкции возникает сильный парниковый эффект; КПЛ коллекторов доходит до 78%

Солнечные батареи – слой кремния высокой чистоты на токопроводящей подложке, на который напылены в вакууме токосъемные дорожки, справа на рис. Электричество генерируется благодаря фотоэффекту в полупроводнике – кремнии. Самые дешевые батареи из поликристаллического кремния, но их КПД всего единицы процентов, они годятся для питания радиоприемника в походе да подзарядки пальчиковых аккумуляторов.

Как АИ для отопления используются батареи из монокристаллического кремния (монокремниевые), их КПД до 30% и более. Они неуклонно дешевеют, а при установке на крыше (слева на рис.) способны в Подмосковье развить мощность до 3-5 кВт зимой в пасмурный день, чего достаточно для питания ВИНа через инвертор. В общем, дело перспективное, отслеживать нужно. Тем более, что для подключения ВИНа переделывать СО не нужно.

Напоследок о печах

Печное отопление , безусловно, создает в доме здоровый микроклимат, т.к. кирпичная печь дышит и поддерживает оптимальную влажность воздуха при колебаниях температуры. Можно заставить дышать и металлические печи, облицевав их стеатитовыми матами или просто минеральным картоном. А постройка печи обойдется не дороже, чем хорошей водяной СО.