Схема отопления частного дома: от чего зависит эффективность

Какую замкнутую систему выбрать для частного дома

При выборе конструкции надо ориентироваться не только на свои предпочтения, но и на особенности здания. Тогда отопление будет работать максимально эффективно.

• Для небольшого дома с площадью каждого этажа 80–100 кв. м подойдет однотрубная конструкция. Она быстро устанавливается и требует минимум затрат.
• Для крупного здания с маленькими комнатами оптимальна тупиковая схема, «ветки» которой можно расположить в любом направлении. Ее рекомендуется выбирать для домов, которые планируется модернизировать. Достаточно будет кинуть дополнительную «ветвь» в пристройку или новую комнату.
• Петля Тихельмана подходит для помещений с минимумом углов и дверей. Этот вариант плохо вписывается в старые постройки со сложной планировкой.
• При разнозначной возможности установки тупиковой или попутной системы выбирайте попутную, поскольку она практически не требует регулировки.
• Лучевая теплосистема особенно рекомендуется для помещений с большим числом радиаторов. Отопители будут одновременно нагреваться и иметь одинаковую температуру.
• Замкнутые контуры можно комбинировать между собой. Например, на первом этаже, где много дверей и перегородок, установить встречную петлевую конструкцию, а на втором, более свободном – кольцо Тихельмана.
• Вертикальные конструкции устанавливают в домах выше одного этажа. Для теплокоммуникаций с верхней разводкой нужен чердак, который придется утеплять. Нижняя подача удобна для строящихся объектов – можно отапливать отстроенные нижние этажи, пока верх здания не готов.

При выборе схемы надо отталкиваться от параметров конкретного строения. Поэтому в этом вопросе положитесь на мнение специалиста, составляющего проект. Только, имея опыт, можно подобрать конструкцию, которая будет равномерно прогревать все комнаты и работать без сбоев.

Диаметр труб

Чтобы рассчитать диаметр труб, требуется:

1. Выполнить тепловой расчет помещений и прибавить к результату около 20%.
2. Рассчитать сечение трубопровода исходя из соотношения тепловой мощности и внутреннего сечения трубы (значения указаны в таблицах СНиП).
3. Подобрать диаметр трубы, базируясь на выполненных теплотехнических расчетах и с учетом материала изготовления труб. Для стальных труб минимальный размер внутреннего сечения составляет 50 мм.

Чтобы самотек был интенсивнее, применяют следующий принцип: диаметр подающей трубы после каждого разветвления должен быть меньше предыдущей на 1 размер. Обратка должна собираться с расширением.

Таким образом, расчет позволяет определить минимальный диаметр подающей и обратной трубы, относительно этого значения определяются параметры труб на разных участках системы согласно подготовленной схеме для одноэтажного или двухэтажного дома.

Биотопливо – отходы как горючее для печи

На сегодняшний день выпускаются всевозможные альтернативные системы отопления частного дома в виде обогревательных печей для дома, которые работают не только на газе или дровах, но и на сыпучих видах топлива. Это так называемые реактивные печи, одной из которых является, например, печь «Ракета». Специальный бункер позволяет закладывать как производимые в больших количествах многими фирмами древесные гранулы (пеллеты), так и обычные опилки, шелуху зерновых, щепу или даже солому. Работают подобные печи и на шишках, которые можно назвать возобнавляемым источником энергии, ведь их можно собирать в ближайшем лесу в неограниченных количествах, запасая горючее на зиму.

Преимущество таких отопительных систем – практически отсутствующая копоть. Однако следует учитывать, что использование шишек приводит к накоплению сажи, что потребует дополнительного обслуживания, в том числе чистку дымохода. Рекомендуется не использовать сосновые шишки, поскольку их смолистость очень высока и копоть образуется в очень больших количествах, что вредно и для здоровья, ведь не все продукты сгорания при этом попадают в дымоход. Лучше брать для подобных целей еловые шишки и хорошенько их сушить, прежде чем использовать.

Печи на жидком топливе, например, на отработанном машинном масле, тоже можно отнести к разряду экономичных, но они наносят существенный вред экологии за счёт выбросов вредных веществ в воздух. К таковым относятся и печи, принимающие в топку мазут. А вот специальные топки под рапсовое биотопливо в Европе уже хорошо себя зарекомендовали, хотя в наших условиях они вряд ли составят качественную конкуренцию реактивных на твёрдых горючих отходах. Поэтому лучше обратиться к отечественным конструкциям. К слову, существуют и модели, которые вырабатывают в процессе обогрева помещений и электроэнергию при помощи специальных приставок. Для дачи такие установки подойдут идеально.

Виды отопления

На выбор лучшей системы отопления влияют многие факторы: тип помещения, функциональность, мощность оборудования. Чтобы правильно подобрать необходимый вариант отопления, надо лучше узнать о его разновидностях, особенностях монтажных работ и функционировании приборов нагревания. Важными показателями являются также: цена и доступность топлива.

Чаще всего для частного дома используются следующие типовые схемы отопления: с естественной и принудительной циркуляцией теплоносителей, с двухтрубной и однотрубной разводкой. В качестве энергоносителя могут использоваться: дрова, уголь, газ, электричество и др.

Трубопроводы отопительной системы

Для монтажа схема отопление дома может использовать такие типы трубопроводов:

• Трубопроводы из полиэтилена, полипропилена или металлопластика;
• Трубопроводы из меди;
• Трубопроводы из стали.

Полиэтиленовые трубы	Полипропиленовые трубы
Медные трубы	Стальные трубы

Все из этих трубопроводов обладают как своими преимуществами, так и недостатками. Полимерные трубы более простые в монтаже и надежно защищены от воздействия коррозии. Медные трубы более устойчивые к высоким температурам и способны выдержать высокое давление. Стальные трубы выделяются таким недостатком, как потребность в проведении некоторых сварочных процессов. Программа расчета отопления частного дома должна учитывать абсолютно все детали, включая и это.

Двухтрубная система

Горизонтальная двухтрубная попутная система отопления

В двухтрубных схемах отопления частного дома разводка труб осуществляется в двух плоскостях. Такая система отопления является самой широко применяемой. Суть схемы лежит в параллельном подключении радиаторов. Параллельная разводка труб отопления делает систему сбалансированной, и нет необходимости совершать сложные расчеты. Если речь идет о небольшом доме, до 150 м2, то температура первого и последнего распределителя практически не будет отличаться. Разница в пару градусов настолько несущественная, что на температуре в помещении это никак не отразится.

Разводка труб отопления в частном доме осуществляется от котла и может быть выполнена в двух вариантах:

вертикальная.

Вертикальная разводка контура применяется только в домах с двумя и более этажами. Такой метод подразумевает подсоединение радиаторов отопления к вертикальному стояку.

Вертикальная система с верхней и нижней разводкой

При этом есть разные схемы, в которых расположение распределяющей магистрали отличается:

o    вверху;

o    внизу.

Верхняя подводка в системе с вертикальной разводкой труб отопления в частном доме — это когда теплоноситель поднимается по центральному стояку в пиковую точку, где прокладывается верхняя магистраль. В открытых системах там же находится экспанзомат, он же является воздухоотводчиком. При такой разводке труб отопления в двухэтажном доме подающая магистраль находится на чердаке, при этом ее обязательно нужно утеплить. От нее вниз опускаются стояки, а к ним подключаются распределители. После первого радиатора в вертикальном контуре добавляется второй стояк обратного потока.

К верхней подводке можно отнести и отопление в новостройке, где разводка труб по квартире начинается от вертикального стояка. В нем теплоноситель двигается сверху вниз. В случае с нижней подводкой, при правильной разводке труб отопления, распределительная магистраль находится в подвале или цокольном этаже, обратка находится еще ниже. Так что движение воды осуществляется снизу вверх;

горизонтальная.

Горизонтальная схема разводки отопления применяется в одноэтажных домах. В этом случае магистрали находятся параллельно полу – это две трубы отопления: прямая и обратка. При этом трубы могут быть спрятаны под полом, а к радиаторам будут подниматься два патрубка. Горизонтальная разводка труб отопления в деревянном доме выполняется по трем схемам:

o    проточная «б»(попутка);

o    тупиковая «а»;

o    коллекторная.

Тупиковая и проточная двухконтурная система отопления

Исходя из этой классификации, выделяют последовательное и лучевое подсоединение радиаторов.

Проточная двухтрубная горизонтальная разводка труб отопления характеризуется одинаковым направлением движения теплоносителя на прямой и обратном потоке. Горячая вода, попадая в первый радиатор, отдает свое тепло. Затем выходит из него и двигается дальше, только уже по другой трубе. По ходу в обратный поток врезаются все остальные батареи, а затем уже остывшая вода направляется к котельной. Также как при разводке труб отопления в квартире, когда теплоноситель попутно двигается от одного стояка к другому.

При тупиковой разводке труб системы отопления теплоноситель на подаче и обратке двигается в противоположном направлении. Вода доходит до первого радиатора, а с него попадает в трубу обратного потока и сразу устремляется к нагревателю. То же самое происходит и во всех последующих батареях. В каждой из этих схем применено последовательное подключение распределителей, в зависимости от их отдаленности от нагревателя.

Коллектор отопления

Рабочие показатели системы отопления

Замкнутый контур стабильно работает и хорошо прогревает комнаты только при правильных рабочих показателях

Важно, чтобы в отопительном контуре и расширительном баке создавалось правильное давление, объем демпфера подходил для конкретной схемы, в батареях и трубах было достаточно жидкости, а ее температура соответствовала СП 60.13330.2020

1. Давление в системе.

Это – основной рабочий показатель теплокоммуникаций. При его снижении радиаторы плохо прогреваются, а при излишнем повышении происходят разрывы и поломки элементов теплосистемы. Поэтому показатель надо контролировать. Для этого удобно использовать стрелочный манометр с трубкой Бреда, который не требует подключения к электропитанию.

Нормативные показатели давления зависят от этажности здания:

• Для одноэтажных построек достаточно в 1–1,5 атмосфер, для двухдвухэтажных – 1,5–3 атм.
• Для обогрева зданий выше четвертого этажа требуется 2,5– 4 атм. Теплосистемы в них оснащаются дополнительными насосами и манометрами.
• В многоэтажках давление держится на уровне 5–10 атм., в высотках доходит до 12 атм. На этажах устанавливаются гидравлические редукторы, защищающие трубопровод и радиаторы от его перепадов – гидроударов.

2. Температура теплоносителя.

Нормы нагрева указаны в п.п. 6.1.14, 6.1.15 СП 60.13330.2020 и Приложении Б к нему. Предельный показатель для жилых помещений – 95°, а при установке пластиковых труб – 90°. Наружная поверхность отопителей, согласно СНиП 41–01–2003, должна быть не выше 75°C.

Обратка, по которой остывшая вода поступает в котел, должна быть холоднее подающей магистрали. Разница зависит от среднесуточной температуры на улице. В теплую погоду она небольшая, а во время холодов составляет 20–35 градусов. Эти параметры соблюдаются при работе внутридомовых теплосистем и городских котельных.

3. Объем жидкости в системе.

Проще всего его подсчитать, исходя из мощности котла – на 1 кВт должно приходиться 15 л. Например, для котлоагрегата на 5 кВт объем теплоносителя составит 75 литров. Параметры мощности указаны в паспорте аппарата.

4. Объем расширительного бака.

Его вместимость должна составлять не меньше 10% от объема залитой жидкости. Допустимо устанавливать демпфер большего объема, но не меньшего. Иначе при запуске котла произойдет резкое повышение давления и постоянно будет срабатывать предохранительный клапан.

5. Давление в расширительном бачке.

Для большинства теплокоммуникаций достаточно 1,3–1,5 атм. Именно такие параметры имеют баки небольшого объема, выпускаемые для частных домов и малоэтажного строительства. Для более крупных теплосистем предусмотрены большие бачки с высоким уровнем давления. Как рассчитать и скорректировать это показатель, вы узнаете из статьи «Давление в расширительном бачке отопления».

Какое должно быть рабочее давление

На практике давление выбирают как можно больше, чтобы снизить динамические нагрузки и сопротивления труб и радиаторов, но не выше предела, который может выдержать самый слабый элемент в системе.

Нормированных значений для автономной системы отопления не существует, и выбор оптимального уровня определяется индивидуально.

Схема открытой системы отопления

Для открытой системы отопления расширительный бак, устанавливаемый в верхней точке контура, своей позицией и уровнем воды в нем задает рабочее давление всего контура.

Его объем подбирается не меньше 10% от всего объема контура отопления, а располагают бак на высоте примерно 3-5 метров над трубой верхней разводки.

На практике установлено, что с повышением давления в трубах до 2,4 бар, динамическое сопротивление для естественной циркуляции снижается. Более высокие значения наоборот ухудшают ситуацию.

Для закрытых систем отопления давление в контуре является важнейшим параметром после температуры теплоносителя. Задается оно установками расширительного бака мембранного типа.

Нормальным диапазоном значений для систем отопления частного дома считается от 1,5 до 2,5 бар, причем ориентируются по верхнему допустимому пределу рабочего давления для самого слабого звена. Предохранительный клапан отсекает верхнюю границу, чтобы избежать разрыва труб или радиаторов.

Перепад давления в начале контура, если идти от горячего выхода котла, и в конце на холодном вводе должен составлять примерно 0,3-0,5 бара, что соответствует нормальному напору, поддерживающему циркуляцию теплоносителя.

Так как давления в трубах не должно опуститься ниже одной атмосферы, что привело бы к активному выделению растворенного газа в жидкости.

В зависимости от расположения расширительного бака в воздушной камере следует задать давление с учетом перепада под действием напора, заданного циркуляционным насосом.

Схема закрытой системы отопления: 1. Котел; 2. Клапан; 3. Терморегулятор; 4. Радиатор; 5. Балансировочный клапан; 6. Расширительный бак; 7. Шаровый кран; 8. Фильтр; 9. Насос; 10. Манометр; 11. Пердохранительный клапан.

Если все компоненты в контуре уже подобраны и согласованы, то нормальное давление настраивается при первом запуске как среднее значение с охватом характеристик всего оборудования: котла, циркуляционного насоса, расширительного бака, радиаторов и труб разводки.

Сложив вместе все допустимые диапазоны, достаточно выбрать узкую полосу в пересечении и определить его середину как номинальное значение. Одновременно сравнивая максимально допустимые значения, определяется настройка предохранительного клапана.

Закрытая система отопления в частном доме – плюсы и минусы

Такой тип тепловых коммуникаций имеет свои достоинства и недостатки, но положительных сторон у него гораздо больше.

Работает на воде и незамерзайке. Жидкий носитель не сообщается с окружающей средой, поэтому не потеряет своих свойств.
Замкнутая схема подходит для загородных домов и дач, которые отапливаются периодически.
Не требуется постоянный долив

Это важно для теплосистемы, работающей на покупном антифризе.
Расширительный бак можно установить в любом месте, а не только наверху здания. Его, как правило, ставят во вспомогательном помещении, где установлен котел.
Закрытость контуров позволяет минимизировать теплопотери, поэтому топливо расходуется экономно.
В замкнутом контуре легко поддерживать нужный уровень температуры и давления.
После включения котла комнаты быстро нагреваются, поэтому такую конструкцию используют в системе «умный дом».
Благодаря принудительной циркуляции, отопление устойчиво работает даже при небольших конструктивных погрешностях.
Требуются трубы и соединители меньшего диаметра, которые стоят дешевле.
Подходит для строений любой площади и этажности

Нужно только подобрать подходящую конфигурацию и правильно составить проект.

Недостатки ЗСО:

• Энергозависимость – для работы насоса требуется электричество, поэтому на случай отключений придется приобрести генератор.
• Необходимость установки расширительного бака заводской конструкции. Приспособить канистру, бачок или другую емкость, как в открытой схеме, не удастся.
• Требуется контрольная группа – манометр и клапаны для сброса воды и воздуха.

Система отопления твердотопливным котлом

Теплогенераторы этого типа работают на:

• дровах;
• торфе;
• брикетах;
• угле.

Загрузка и розжиг топлива производятся вручную.

Особенности системы

Сложность обвязки обусловлена спецификой работы твердотопливного котла:

1. Тепловой инерционностью. В отличие от газового и жидкотопливного, прибор нельзя быстро потушить. Даже при закрытой воздушной заслонке дрова продолжают какое-то время гореть, выделяя большое количество тепла. Это повышает вероятность перегрева рабочей среды и, как следствие, ее закипания и резкого роста давления в системе. Обвязку дополняют охлаждающим змеевиком, аварийным контуром и другими элементами для экстренного сброса тепла.
2. Зависимостью КПД от производительности. Максимальная эффективность наблюдается только в режиме номинальной мощности. Если котел притушить, прикрыв воздушную заслонку, сгорание топлива становится неполным. Это приводит к падению КПД и увеличению количества сажи в выхлопе. В систему интегрируют теплоаккумулятор, накапливающий производимую котлом энергию и порциями отдающий ее отопительному контуру.
3. Высокой концентрацией серы и других элементов в дымовых газах, обусловленной составом твердого топлива. При конденсации пара в выхлопе вода реагирует с примесями и превращается в агрессивный кислотный коктейль. По этой причине нужно предотвратить поступление в теплообменник рабочей среды с температурой ниже +50…+55°С, иначе его стенки вскоре будут разрушены. Применяют смесительный узел, при необходимости добавляющий горячую воду из «подачи» в «обратку».

Сложность обвязки обусловлена зависимостью КПД от производительности.

Требования к месту установки котла

Теплогенератор на твердом топливе нельзя располагать в жилых комнатах, ванной или кухне.

Для него выделяют отдельное техническое помещение, соответствующее таким требованиям:

• наличие 1 входа шириной от 80 см;
• объем – от 15 м³ + 0,2 м³ на каждый кВт производительности, но не менее 7 м³;
• высота потолка – от 2,5 м;
• приточно-вытяжная вентиляция должна обеспечивать 3-кратный воздухообмен и поступление кислорода, необходимого для сгорания топлива;
• предел огнестойкости стен, перегородок и перекрытий – 0,75 часа.

В котельной держат средства пожаротушения. Не допускается наличие над ней помещения или чердака.

Вентиляционные отверстия располагают:

• приточное – не выше 50 см от пола;
• вытяжное – не ниже 40 см от потолка.

Преимущества системы отопления

Обогрев твердым горючим имеет следующие достоинства:

1. Независимость от внешних источников энергии. Некоторые модели автономны на 100%, т. к. не нуждаются и в электричестве.
2. Низкую стоимость горючего: 1 кВт*ч от сжигания дров обходится в 0,9 руб., угля – в 1,6 руб., тогда как от сжиженного газа и солярового масла – в 2,5 и 2,8 руб. соответственно. В ряде регионов хворост и валежник можно раздобыть бесплатно.
3. Функциональность. Многие отопители оснащаются варочной поверхностью.
4. Безопасность. Твердое топливо не взрывается, как газ.
5. Комфорт. В отличие от дизельных, котлы на дровах и угле не издают неприятного запаха.

Обогрев твердым горючим обеспечивает безопасность и комфорт.

В условиях отсутствия централизованного газоснабжения такие установки наиболее популярны.

Недостатки

К отрицательным сторонам системы относятся:

Низкая степень автоматизации. Затруднена регулировка температуры теплоносителя; каждые 4-5 часов требуется подкладывать топливо.
Грязный выхлоп. Нужно регулярно очищать дымоход и теплообменник от сажи.
Сложная обвязка. Наличие теплоаккумулятора, аварийного контура и прочих элементов приводит к удорожанию системы и увеличению объема монтажных работ.
Пожароопасность

Из-за риска воспламенения сажи, попадания искр на строительные конструкции и выхода огня при обратной тяге требуется соблюдать меры предосторожности.

Некоторые недостатки в меньшей степени проявляются в котлах длительного горения.

Автоматика в частном доме

Помимо этого, автоматика в частном доме может одновременно быть представлена комнатным регулятором и термовентилем. О таком сочетании уже шлось немного выше. Но действительно ли такой «симбиоз» настолько эффективен, как об этом говорят? Практика говорит о том, что экономия действительно существенная. И на этот факт влияет не только снижение энергоносителя, но и более низкая стоимость термовентилей.

Функции в данном случае распределяются на основе важности каждого из используемых приборов. Комнатный регулятор температуры будет основной всей цепочки, который будет контролировать и регулировать работу котла. Простыми словами – он будет выполнять основную корректировку работы

Что касается тремических вентилей, то они будут являться своеобразными дополнениями, которые смогут подкорректировать температуру в тех помещениях, где они установлены

Простыми словами – он будет выполнять основную корректировку работы. Что касается тремических вентилей, то они будут являться своеобразными дополнениями, которые смогут подкорректировать температуру в тех помещениях, где они установлены.

Что касается стоимости автоматизации, то на нее влияет и тип отопления, а также наличие теплых полов и прочее. Используя комбинированный тип автоматизации, то цена на нее возрастет. Несмотря на это, ее наличие позволит сократить расходы, которые напрямую зависят от газовой магистрали, а также от места размещения всех необходимых инстанций. Прежде, чем сделать свой выбор в сторону того или иного устройства, необходимо хорошо ознакомиться со всеми видами автоматизации системы отопления. Это позволит подобрать правильный тип устройства, а также рассчитать приблизительную его стоимость и будущую экономию. Если самостоятельно сделать это сложно, то за помощью можно обратиться к специалисту, который выполнит всю работу за Вас. В таком случае значительно снижается риск потратить еще больше личных средств, которые выделялись для обустройства автоматики системы отопления.

Ветроэлектрогенератор

Энергия ветра давно используется для получения электричества. Но ее также можно применять для обогрева загородного жилья. Учеными создан безредукторный ветроэлектрогенератор, который монтируется на вертикальной оси вращения на крыше дома. Для снижения шума при работе конструкции ось должна быть оснащена виброизолятором. В подвале размещают электрический водонагреватель и тепловой аккумулятор.

Это устройство довольно сложно в изготовлении, имеет большой размер и вес. Его долго и непросто монтировать. Для получения максимальной энергии ветра необходимо возвести достаточно высокую башню.

Плюсы и минусы

Несомненным достоинством этого вида отопления является его экологичность. Извлечение энергии из ветра не наносит никакого урона окружающей среде. Кроме того, эта энергия абсолютно бесплатна, а расходы на изготовление и монтаж оборудования относительно невелики.

Несмотря на несомненные достоинства, этот способ отопления загородных домов не пользуется популярностью, что связано с непостоянством силы и скорости ветра.

Геотермальные системы

Инновация в отоплении частного дома – забор тепла из грунта, который находится на придомовом участке. Для этого используют геотермальную установку. Ее конструкция состоит из теплового насоса, работающего по принципу холодильника, только на обогрев.

Возле дома создается шахта, где необходимо расположить теплообменник. По нему грунтовые воды будут поступать в теплонасос, отдавать тепло, которое будет использоваться для обогрева строения.
При отоплении загородного дома в качестве теплоносителя используют антифриз. Для этого в шахте устанавливается специальный резервуар.