Отопление частного дома: виды, схемы, выбор основных элементов системы.
Любой обладатель частного дома рано или поздно сталкивается с необходимостью создания традиционной водяной системы отопления. Водяное отопление частного дома это достаточно простая система, однако существует множество различных вариантов ее реализации. Причина в том, что система отопления частного дома должна быть не только надежной и простой в управлении, но и экономичной. Поэтому при создании системы отопления важно правильно выбрать тип системы отопления и все входящие в нее элементы.
Виды систем отопления частного дома.
Система отопления частного дома может быть двух видов: открытая (гравитационная) и закрытая.
Открытая система отопления состоит из нагревательного котла, радиаторов отопления и расширительного бака. Все элементы системы соединены между собой трубами. Горячая вода, нагретая котлом, по стояку поднимается вверх к подающей трубе и под действием силы тяжести самотеком растекается по радиаторам отопления. Движение воды в системе обеспечивается за счет разности плотности горячей (нагретой котлом) и холодной (отдавшей тепло в радиаторах отопления) воды. Расширительный бак необходим для компенсации расширения воды при нагревании. При этом расширительный бак применяется открытого типа для снижения гидравлического сопротивления в системе.
Увеличить Рис.1. Система отопления открытого типа. Самая простая энергонезависимая система отопления применяется в частных домах любого типа. Циркуляция теплоносителя осуществляется естественным образом под действием силы тяжести, отсюда и название гравитационная схема системы отопления.
Главным достоинством такой схемы отопления частного дома в том, что она энергонезависима. Данный вид системы отопления зависим только от источника топлива на котором работает котел. Недостатков же у этой схемы много и все они связаны с гравитационным принципом работы системы. Вот некоторые из них: медленный прогрев системы, необходимость устанавливать расширительный бак в самой высокой точке системы при этом котел должен быть в самой низкой точке, постоянное испарение теплоносителя из расширительного бака (так как он сообщается с атмосферой), сложность балансировки системы, невозможность устройства теплых полов и пр.
Устранить такой недостаток как высокая инертность системы и повысить ее производительность можно установкой циркуляционного насоса. Циркуляционный насос подключается по схеме с байпасом, который обеспечивает два режима работы системы отопления. Такая система отопления частного дома может работать как при гравитационном принципе циркуляции теплоносителя, так и при принудительной прокачке. Однако все остальные недостатки системы сохраняются.
Увеличить Рис.2. Байпас с циркуляционным насосом для повышения эффективности системы отопления открытого типа. При отключенным насосе открывается обратный клапан, и система работает по гравитационной схеме. При включенном насосе обратный клапан закрывается, и циркуляция теплоносителя осуществляется принудительно.
Несмотря на энергонезависимость открытой системы чаще всего делают выбор в пользу закрытой системы отопления. Закрытая система от открытой отличается наличием циркуляционного насоса и применения закрытого расширительного бака.
Увеличить Рис.3. Закрытая система отопления. В этой системе применяется закрытый расширительный бак и нет сообщения с атмосферой. Циркуляция теплоносителя осуществляется с помощью специального насоса. Закрытая система отопления лишена недостатков открытой, но является энергозависимой.
В системе отопления закрытого типа циркуляция теплоносителя осуществляется по средствам специального циркуляционного насоса. Поэтому отсутствуют ограничения по установке элементов системы (определенный уклон труб и расположение элементов системы и пр.), возможно устройство водяных теплых полов, система отопления становится более компактной и занимает меньше места.
Схемы системы отопления частного дома.
Закрытая система отопления в частном доме может реализовываться различными способами в зависимости от этажности и площади дома, а также от вида обогревательных приборов. Наибольшее распространение получили однотрубная, двухтрубная система, лучевая схема и комбинация этих схем.
Однотрубная система отопления представляет собой систему, при которой подача и обратка радиаторов отопления подключены к одной трубе.
Увеличить Рис.4. Однотрубная схема системы отопления. В этой схеме раздача теплой воды и отбор осуществляется по одной трубе. По мере удаления от котла теплоноситель остывает и производительность обогрева падает. Однако затраты на материалы минимальны. Такая схема хорошо подойдет для дома небольшой площади.
Достоинство данной схемы в том, что она компактна, проста в монтаже и не требует большого расхода материала. Главным недостатком однотрубной схемы является то, что чем дальше радиатор отстоит от котла, тем меньше тепла он отдает помещению, т.к. в него попадает более холодная вода чем в предыдущие радиаторы. Для устранения данного недостатка требуется точный расчет трубопроводов (по диаметру труб) и радиаторов (количество секций) при проектировании системы отопления. Однако часто сбалансировать однотрубную систему очень сложно.
Недостатков однотрубной системы лишена двухтрубная. В этой схеме системы отопления подача теплоносителя в радиаторы производится из трубы подачи, а слив остывшего теплоносителя с радиатора осуществляется в трубу обратка. В двухтрубной системе отопления все радиаторы получаются подключены параллельно, таким образом обеспечить одинаковую теплоотдачу радиаторов отопления значительно проще. Для этой цели применяются терморегуляционные винтили, которые устанавливаются на радиаторы отопления.
Увеличить Рис.5. Двухтрубная схема системы отопления. Двухтрубная схема позволяет хорошо сбалансировать систему отопления и получить равномерный обогрев всех помещений. Такая схема может применяться в домах любой площади. Для простоты настройки системы отопления все радиаторы отопления необходимо оснастить терморегуляционными кранами.
Однотрубная и двухтрубная схема может применяться в домах различной этажности. В зависимости от количества радиаторов отопления на этаже может применяться горизонтальная или вертикальная разводка, т.е. трубы подачи и обратки могут располагаться горизонтально или вертикально образуя систему стояков. Для одноэтажных зданий или зданий небольшой площади целесообразна горизонтальная разводка. Для многоэтажных зданий следует предпочесть вертикальную схему расположения стояков. Такая система позволит более равномерно распределить тепло по всему зданию, благодаря более простой балансировке системы отопления.
Увеличить Рис.6. Схема расположения стояков в двухтрубной системе отопления. Для многоэтажных зданий применяется вертикальная разводка, для малоэтажных горизонтальная.
В целях экономии затрат на отопление частных домов большой популярностью пользуется лучевая схема системы отопления. При лучевой схеме каждый радиатор отопления подключается индивидуально. По этой же схеме подключается и водяной теплый пол. Радиаторы отопления подключаются трубами к распределительным коллекторам.
Увеличить Рис.7. Лучевая схема разводки. Каждый отопительный прибор подключен к коллектору, таким образом работа каждого радиатора независима от работы остальных. Применяя такую схему можно настроить небольшую температуру в нежилых помещениях и нормальную в жилых, что позволит хорошо сэкономить на топливе для котла отопления.
Конечно затраты на монтаж лучевой схемы системы отопления значительно выше, чем при горизонтальной и вертикальной разводке, но эти затраты с лихвой окупаются на экономии эксплуатации системы. Дело в том, что при лучевой схеме подключения можно точно настроить не только всю систему отопления, но и каждый радиатор в отдельности. Таким образом в нежилых помещениях можно поддерживать небольшую температуру, тем самым значительно снизить потребления топлива для котла отопления.
Выбор котла отопления для частного дома.
Котлы отопления можно разделить на несколько групп по типу используемого топлива, мощности, способа установки и функциональных возможностей. Учитывая разнообразие котлов отопления выбор того или иного типа необходимо осуществлять из особенностей эксплуатации и вида системы отопления.
По типу используемого топлива котлы отопления бывают электрические, дизельные, твердотопливные и газовые. Типы котлов перечислены в порядке снижения затрат на энергоносители, т.е. газовые самые экономичные. Естественно, что выбор в пользу того или иного типа зависит от доступности топлива.
Несмотря на то, что систему отопления можно создать, используя любой вид топлива, чаще всего частные дома имеют доступ к газу. По этой причине газовые котлы более распространены и чаще остальных используются в системах отопления частных домов. Поэтому именно эту группу котлов мы рассмотрим более подробно.
Газовые котлы могут быть двух типов исполнения напольные и настенные.
Напольные газовые котлы обладают большой мощностью и способны отопить частный дом площадью более 150 кв.м. Напольные котлы по устройству более просты и могут работать как в системе отопления гравитационного типа, так и в системе отопления закрытого типа. Большинство моделей напольных котлов энергонезависимы, т.е. не требуют подключения к электричеству, что позволяет бесперебойно отапливать помещение при отключении подачи электроэнергии.
Увеличить Рис.8. Напольный газовый котел. Применяется как в открытой, так и в закрытой системе отопления. Напольные котлы работают только на отопление, поэтому для создания горячего водоснабжения необходима установка бойлера косвенного нагрева.
Настенные котлы обладают меньшей мощностью и более компакты. Они имеют эстетичный внешний вид и могут быть установлены в любом месте. Большинство настенных котлов предназначены для использования в системе отопления закрытого типа. По этой причине настенные газовые котлы уже снабжены циркуляционным насосом, расширительным баком и всей необходимой автоматикой. Настенные котлы энергозависимы, но благодаря электронной системе управления они способны полностью управлять температурой в частном доме.
Увеличить Рис.9. Настенный газовый котел. Этот вид котлов может работать и на отопление, и на горячее водоснабжение. Настенные котлы оборудованы циркуляционным насосом и расширительным баком, при этом по конструкции очень компактны. Настенный котел имеет всю необходимую автоматику, что обеспечивает работу системы отопления практически без вмешательства пользователя.
Настенные котлы отопления могут быть с открытой и закрытой камерой сгорания. Котлы с открытой камерой для работы берут воздух из помещения, а выхлопные газы удаляются через дымоход естественной тягой. Это накладывает требования по вентиляции помещения и устройству дымохода. Котлы с закрытой камерой сгорания снабжены специальным вентилятором (турбиной), благодаря которой воздух нагнетается с улицы, а выхлопные газы выбрасываются на улицу. Все это осуществляется через коаксиальный дымоход, который очень прост в установке.
Настенные газовые котлы могут быть одноконтурные и двухконтурные. Одноконтурные предназначены только для отопления. Двухконтурные работают и на отопление, и на горячее водоснабжение. Однако двухконтурный котел хорошо справится с задачей горячего водоснабжения если имеется не более 2-х потребителей горячей воды. Если же число точек водоразбора, которые могут использоваться одновременно больше, то целесообразно выбирать одноконтурный котел и устанавливать бойлер косвенного нагрева. Бойлер косвенного нагрева это бочка в которой установлен змеевик, через который циркулирует вода из системы отопления и тем самым нагревает воду, которая будет расходоваться в системе горячего водоснабжения.
Увеличить Рис.10. Схема установки настенного газового котла. Настенный газовый котел компактен и прост в монтаже. Котлы с закрытой камерой сгорания не требуют устройства специального дымохода и системы вентиляции. Забор воздуха для работы котла и удаления продуктов сгорания осуществляется через коаксиальную трубу, которая выводится на улицу в непосредственной близости от котла.
Самой важной характеристикой газового котла является его мощность. При проектировании системы отопления мощность котла рассчитывается исходя из множества параметров. Однако при высоте потолков до 3 м и хорошем утеплении частного дома можно руководствоваться простым правилом: 1 кВт мощности котла необходим для отопления 10 кв.м. площади дома.
Расширительный бак и циркуляционный насос.
Расширительный бак в системе отопления необходим для компенсации увеличения объема теплоносителя при нагревании. Так если в качестве теплоносителя используется вода, то при нагреве до температуры 80 градусов ее объем увеличивается примерно на 5 %. Поэтому в том случае если котел отопления не оборудован расширительным баком необходимого объема, то используют отдельный расширительный бак, при чем для открытой и закрытой системы отопления применяются баки различных конструкций.
Расширительный бак для открытой системы отопления представляет собой бак, объем которого полностью используется для заполнения теплоносителем при его расширении. Поэтому объем расширительного бака открытой системы отопления должен составлять примерно 7% от объема теплоносителя системы. Дополнительные 2% необходимы для того чтобы бак не переполнялся во время работы системы отопления.
Увеличить Рис.11. Расширительный бак открытой системы отопления.
В системе отопления закрытого типа применяются герметичные баки. Такие баки конструктивно разделены на 2 части эластичной мембраной, с одной стороны которой находится воздух под давлением обычно 1,5 атмосферы, а с другой теплоноситель. В этом случае бак для системы отопления закрытого типа необходим объемом 10 12% от объема системы отопления.
Увеличить Рис.12. Расширительный бак закрытой системы топления.
Выбор циркуляционного насоса осуществляют на основе расчетных значений расхода и напора. Расход объем жидкости за единицу времени который должен прокачать насос. Напор это гидравлическое сопротивление системы, которое должен преодолеть насос.
Формула для расчета расхода.
где Q расчетный напор, P тепловая мощность системы отопления (мощность котла отопления), dT перепад температур между подачей и обраткой (обычно 20 градусов.
Формула для расчета напора.
где H величина напора, N количество этажей с учетом подвала, K коэффициент усредненных гидравлических потерь, принимается 0,7 1,1 для двухтрубных систем отопления, 1.16 1,85 для лучевых схем систем отопления.
Приведенные формулы расчёта предназначены для приближенных вычислений, для точного расчета характеристик напора и расхода необходимо использовать специальные методики, которые позволяют учесть все возможные факторы и точно определить режимы работы системы отопления.
Трубы и автоматика для системы отопления.
Система отопления частного дома в отличие от городской системы отопления имеет не высокую температуру до 90 градусов. Поэтому для соединения всех отопительных приборов может применяться любой тип труб. В системах отопления традиционно применяются стальные трубы, металлопластиковые, полипропиленовые.
Стальные трубы прочны и долговечны. Однако применение стальных труб в системе отопления сопряжено со сложностью монтажа выполнить который без навыков сварных работ невозможно. Кроме того, чтобы стальные трубы не портили внешний вид помещения их необходимо периодически красить.
Металлопластиковые трубы по своим характеристикам прекрасно подходят для системы отопления частного дома. Монтаж металлопластиковых труб очень прост, особенно если применять резьбовые фитинги. Однако, как показывает практика, за счет сезонных перепадов температур зажим фитинга может ослабнуть и вызвать утечку теплоносителя. Поэтому систему отопления из металлопластиковых труб необходимо регулярно проверять на утечки.
Полипропиленовые трубы для систем отопления (армированные) лишены недостатков стальных и металлопластиковых труб. Полипропиленовые трубы соединяются с помощью сварки, что делает соединения очень прочным и долговечным, при этом сварка полипропиленовых труб очень проста, и справится с этой задачей может любой человек даже без опыта.
Увеличить Рис.13. Пример организации системы отопления с использованием полипропиленовых труб для системы отопления.
Важнейшем элементом системы отопления загородного дома являются воздухоотводчики. Это простые механические приборы, которые позволяют устранить воздух из системы отопления, который блокирует ее работу. Другое название воздухоотводчика кран Маевского. Воздухоотводчики необходимо устанавливать не только в самой верхней точки системе, но и на распределительных коллекторах и отопительных приборах.
Увеличить Рис.14. Автоматический воздухоотводчик на радиаторе отопления. Устанавливается в верхней части радиатора, и позволяет удалить воздух из системы в автоматическом режиме. При использовании алюминиевых радиаторов обязателен, так как этот тип радиаторов склонен к газообразованию.
В случае если для обогрева помещения применяются радиаторы отопления, то на каждый радиатор целесообразно установить терморегуляционный вентиль. С его помощью можно точно задать требуемую температуру помещения. Таким образом можно хорошо экономить на затратах на отоплении частного дома.
Увеличить Рис.15. Терморегуляционный вентиль (терморегулятор) устанавливается на подачу и позволяет регулировать температуру отопительного прибора, а, следовательно, и температуру в помещении.
Отопление частного дома теплыми полами.
В качестве нагревательных элементов системы отопления могут применяться радиаторы отопления или теплые водяные полы, а также их комбинация. Довольно часто поступают следующим образом первый этаж частного дома отапливают теплыми полами, а второй радиаторами отопления.
Отопление частного дома теплыми полами имеет ряд достоинств. Теплый пол позволяет создать более равномерный прогрев помещения, тем самым климат в помещении становится более комфортным, не требуется монтаж радиаторов отопления, а система становится более простой. Также следует учесть, что радиаторы отопления должны быть установлены вдоль всех наружных стен, что не всегда предусматривает планировка, в тоже время теплые полы лишены данного ограничения. Систему отопления теплыми полами проще отрегулировать. Однако при всех достоинствах монтаж системы теплых водяных полов более трудоемкий и дорогостоящий. Основной вклад в стоимость системы водяных теплых полов вносит затраты на материалы и работу.
Увеличить Рис.16. Монтаж теплого водяного пола. Теплые водяные полы состоят из нагревательной части трубы разложенный по полу. После монтажа по верх трубопровода заливается стяжка. Второй элемент это смесительно распределительный коллектор, который обеспечивает настройку температуры системы.
Принципиально система отопления теплыми полами не сильно отличается от системы отопления радиаторами. Главное отличие заключено в необходимости монтажа специального смесительного и распределительного коллектора. Дело в том, что температура воздуха теплого пола обычно не превышает 35 градусов, в то время как котел отопления дает температуру теплоносителя более 50 градусов. В связи с чем и требуется монтаж дополнительного смесительного коллектора.
Смесительный коллектор для теплых водяных полов предназначен для решения трех задач: задания невысокой температуры теплоносителя благодаря смешению горячего теплоносителя с остывшим, распределяет теплоноситель по контурам системы теплого пола и обеспечивает циркуляцию теплоносителя в системе теплого пола.
Увеличить Рис.17. Коллектор теплого водяного пола. Коллектор обеспечивает циркуляцию теплоносителя и поддерживает постоянную температуру в контурах теплого пола.
Система теплого пола строится по лучевой схеме системы отопления. Благодаря чему, она очень проста в настройке и регулировки, что в свою очередь упрощает создания комфортных условий в частном доме и одновременно позволяет экономить на отоплении.
Рассмотренные варианты создания системы отопления в частном доме могут быть применены для дома любой площади и этажности. При создании системы отопления важно найти компромисс между требуемыми климатическими факторами в помещениях, стоимости элементов системы отопления, сложности обслуживания и затратами на энергоносители. Если правильно соотнести все выше перечисленные параметры, то в доме всегда будет тепло и уютно, а затраты на отопление не сильно обременят семейный бюджет.
Пожалуйста оцените статью.
Понравилась статья. Поделитесь с друзьями.
