Автономная система отопления: как всё устроено

Обычно выбор системы отопления производится на этапе проектирования частного дома, одновременно изучается возможность использования того или иного вида топлива, устройства водяного, воздушного или электрического обогрева помещений. Каждый способ имеет право как минимум на рассмотрение. Привлекательно выглядит двухконтурная система отопления частного дома, когда помимо достаточно комфортной температуры воздуха имеется горячая вода для различных бытовых целей.

Одноконтурные и двухконтурные системы отопления

Исходя из возлагаемых на систему задач, они могут быть одноконтурными или двухконтурными. Одноконтурные системы отопления работают исключительно на обогрев помещений и не обеспечивают потребителя горячей водой. В случае использования одноконтурных систем отопления необходимо дополнительно заботиться об обеспечении горячего водоснабжения. Этот вопрос каждые решает по-своему. Иногда это дополнительные устройства – водонагреватели и газовые колонки, но часто используют одновременно две одноконтурных системы, где одна отвечает за отопление, а вторая позволяет обеспечить потребности в горячей воде.

Одноконтурные и двухконтурные системы отопления

Для того чтобы решить одновременно проблемы, связанные с отоплением и горячим водоснабжением, используется двухконтурная система отопления. В частных домах, имеющих площадь, не превышающую 200 м², использование двухконтурных систем отопления с котлами мощностью до 30 кВт, является наиболее целесообразным. Что касается двухконтурной системы отопления, то она представляет собой отдельную трубку в виде спирали с теплоносителем. В накопительном водонагревателе происходит нагрев воды, которая используется в дальнейшем для обогревания помещения и по прямому своему назначению.

Двухконтурная система отопления

Одноконтурные и двухконтурные системы отопления

При выборе системы отопления, прежде всего, стоит учитывать размеры помещения. Если отапливать предстоит здание площадью 200 квадратных метров и более, то лучшим вариантом будет использование одноконтурной системы отопления. Для подогрева воды в данном случае придётся использовать дополнительные средства. В том случае, если площадь дома не превышает 200 м², есть смысл устанавливать двухконтурную систему отопления, однако надо помнить, что в этом случае при выходе из строя одной из её составляющих, вы останетесь одновременно без тепла и горячей воды.

Особенности котлов на твердом топливе

Газоснабжение и централизованное электроснабжение в России есть до сих пор не везде. Газ стоит дешево только в столичных городах, и даже там дорожает. Электричество всюду дорого.

Особенности котлов на твердом топливе
Особенности котлов на твердом топливе

Оставляют желать лучшего коммуникационные сети: перебои с подачей электроэнергии, резкие перепады напряжения – за городом дело обычное. Не всегда есть возможность подключиться к магистральному газу, а приобретение сжиженного в баллонах – дело энергоемкое.

Особенности котлов на твердом топливе
Особенности котлов на твердом топливе

Отопление твердотопливным котлом имеет несколько преимуществ:

  • можно остановиться на том виде топлива, которое в вашей местности дешевле всего – дрова, торф, уголь, древесные отходы и т.д.;
  • твердотопливные котлы – самые дешевые в категории. Дороже стоят модели длительного горения, но их теплоэффективность выше;
  • большой ассортимент. Автоматику и вспомогательные элементы обвязки можно при необходимости докупить отдельно;
  • в отличие от газовых агрегатов для установки твердотопливного котла не требуется разрешение местной администрации.
Особенности котлов на твердом топливе
Особенности котлов на твердом топливе

Теперь о минусах:

  • пожароопасность. Но этот недостаток есть и у газовых моделей, и у дизельных. А в случае проблем с проводкой – даже у электрических;
  • необходимость следить за количеством дров/угля в топке. Твердотопливный котел не получится просто «включить и забыть». Реже требуется подкладывать топливо в котлы пеллетные и длительного горения, но и они в этом отношении не слишком автономны;
  • процессом горения твердого топлива управлять сложно (у других агрегатов достаточно перекрыть газовый кран или отключить электричество). Инерция у твердотопливных котлов высокая, и у всей системы, соответственно, тоже.

Конструкция котла на твердом топливе

Особенности котлов на твердом топливе
Особенности котлов на твердом топливе

Что входит в систему отопления

Схема и спецификация отопления дома.

Теплоносителем является вода, циркулирующая в системе и отдающая тепло окружающему радиаторы воздуху. Конструкция и материал батареи также вносят свой вклад в качество теплопередачи, но меньший, чем температура нагреваемой котлом воды.

Из соображений равномерной подачи тепла по всем комнатам обычно монтируется двухтрубная схема разводки системы отопления.

В такой системе вода, разогретая в котле, из общей трубы прямой подачи поступает во все радиаторы практически одинаковой температуры, а прошедшая через них, отдавшая тепло, она поступает в трубу обратной подачи и далее в котел.

Иногда для помещений частного дома или при оборудовании автономного отопления в квартире устраивается однотрубная схема подключения радиаторов, когда теплоноситель направляется от конвектора к конвектору последовательно. Плюсом такой схемы является экономия материалов и стоимости монтажа, но ее главный недостаток – чем дальше расположен радиатор от точки подачи горячего теплоносителя, тем ниже его температура.

Предусмотреть возможность отключения отопления в отдельно взятом помещении или, наоборот, подачи в него дополнительного тепла позволяет коллекторная схема. Привлекательной возможностью, когда планируется коллекторная схема подключения системы автономного отопления, может быть устройство теплого водяного пола. При коллекторной схеме подключения предпочтительнее одноконтурная система нагрева воды для отопления дома.

Читайте также:  Использование электрических котлов двухконтурного типа

Список оборудования и деталей, необходимых для подключения и качественной работы отопительной системы, приводится для того, чтобы в самый неподходящий момент не пришлось бежать за какой-нибудь заглушкой или искать место для циркуляционного насоса из-за недостаточной скорости потока теплоносителя в системе. Нужно приобрести:

  • котел;
  • металлопластиковые трубы;
  • радиаторы;
  • фитинги (шаровые краны, американка, заглушки для подключения металлопластиковых труб);
  • фильтры для воды (если не идут в комплекте с котлом);
  • циркуляционный насос;
  • расширительный бачок;
  • кронштейны для крепления радиаторов к стене.

Двухконтурная система отопления частного дома имеет определенные недостатки или, скорее, неудобства. Если точка горячего водоснабжения отдалена от котла, приходится просто сливать остывшую (пока ею не пользовались) в трубе воду. Кроме того, большинство двухконтурных котлов устроены таким образом, что во время пользования горячей водой отключается основной контур, то есть вода в системе отопления может значительно остыть, что потребует дополнительного расхода топлива (газа). Расход топлива, когда применяется одноконтурная система с использованием котла такой же мощности, но двухконтурного, меньше почти на 25%.

Схема однотрубной разводки

В отопительной системе данного типа нагретый теплоноситель последовательно протекает по всем  радиаторам, отдавая при этом приборам часть тепловой энергии. Эту схему предпочитают выбирать в том случае, если для устройства системы обогрева помещения выделен небольшой бюджет. Ведь для прокладки однотрубной системы понадобится минимальное количество труб, а также сопутствующих расходных материалов.

Нельзя не указать и на ряд недостатков, характерных для однотрубной системы отопления с верхней разводкой, а именно:

  • отсутствие возможности осуществления раздельного регулирования уровнем теплоотдачи для каждого отдельного радиатора;
  • снижение количества отдаваемого батареями в помещение тепла по мере их удаления от отопительного котла.
Схема однотрубной разводки

«Ленинградская» схема отопления разработана с целью решения проблемы независимой регулировки уровня теплоотдачи каждой отдельной батареи. В однотрубной системе вода идет через все установленные радиаторы последовательно. Установка запорных кранов на каждую батарею и монтаж байпаса (обходной трубы) позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя при отсекании какого-то отопительного прибора.

Однотрубная разводка системы отопления «Ленинградка» позволяет обеспечить отключение отдельных радиаторов с помощью запорных кранов, при этом движение теплоносителя продолжается по обходной трубе

Трубы: какие бывают, как выбирать

Чтобы автономная система работала исправно, трубы должны выдерживать давление до 2 атмосфер и температуру жидкости до 95 градусов. Должны служить десятки лет, обеспечивать герметичность. Для внешних труб неплохо ещё иметь приличный вид.

Трубы: какие бывают, как выбирать

Можно увеличить тепловую энергию в трубе, если взять трубы с большим диаметром, или ускорить движение жидкости. При этом нужно помнить: чрезмерно быстрое движение жидкости создаёт гидравлические шумы. Это крайне некомфортно для жизни. Поэтому нельзя ускорять движение более 1,5 м/с. А знающие сантехники и вовсе не советуют превышать отметку 1 м/с. Делать его ниже 0,25 м/с, тоже не желательно – не хватит мощности продавить воздушные пробки.

В старых домах часто применяли систему из стальных труб в сочетании с чугунными батареями. Эта технология устарела. Новые материалы гарантируют новые характеристики. Какие материалы труб лучше?

Трубы: какие бывают, как выбирать
  • Металлопластик – основа из алюминиевого состава, оболочка из полиэтилена. Их применяют в горячем и холодном водоснабжении. Плюсы: герметичность, хорошая пропускная способность, стойкость к разрыву.
  • Медные трубы – применяют 3 века и этот материал хорошо себя зарекомендовал. Трубы из меди прочные и стойкие, не разрушаются десятки лет. Для оболочки снаружи иногда делают слой полиэтилена или поливинилхлорида.
Трубы: какие бывают, как выбирать

Медные трубы

  • Стальные трубы – при отсутствии альтернативы, самые востребованные. Обладают прочностью, имеют низкий коэффициент расширения, незаменимы в теплоснабжении и отоплении паром. Минусы: материал подвержен коррозии.
Трубы: какие бывают, как выбирать
  • Трубы из нержавейки – делают из легированной стали. За счёт долговечности и стойкости к коррозии, окупаются за несколько лет, хоть и стоят недёшево. Часто ремонтировать трубопровод и менять его отдельные детали не потребуется.
  • Полипропиленовые трубы (ПП или ППР) – из водоснабжения перешли в теплоснабжение. ПП-трубы прослужат от 30 до 50 лет. На них не образуется коррозия. Не боятся агрессивных компонентов в составе теплоносителя.
Трубы: какие бывают, как выбирать

Трубопровод работает без сбоев, если:

  • Учитывать схему системы обогрева перед покупкой труб;
  • Рассчитать 4 параметра: необходимый диаметр труб, мощность отопительной системы, скорость теплоносителя, гидравлический расчёт;
  • Брать только у проверенных производителей.

Система отопления с принудительной циркуляцией

Итак, схема разводки выбрана, дальнейшие действия следующие:

  • нарисовать ее в виде эскиза, а еще лучше – трехмерной модели (аксонометрия);
  • произвести расчет и подбор диаметров труб на всех ветвях и участках;
  • подобрать все необходимые элементы двухтрубной системы: батареи, насос, расширительный бак, фильтр, арматуру и прочие детали обвязки котла и радиаторов;
  • приобрести оборудование и материалы, выполнить монтажные работы;
  • провести испытания, балансировку (если необходимо) и пустить систему в работу.

Важно. Готовый эскиз позволит вам лучше разобраться во всех нюансах будущей системы, вплоть до количества и разновидностей фитингов из полипропилена, металлопластика или другого материала. Особенно удобно, когда к трехмерному изображению приложен план дома.

Принудительная и естественная циркуляция в системе водяного отопления

Возможно, Вас заинтересует информация-расчет отопления по площади помещения калькулятор

В системе отопления с естественной циркуляцией теплоноситель для системы отопления двигается по трубам за счет разницы в физических характеристиках жидкостей. Происходит это следующим образом: вода, выйдя из котла, имеет очень высокую температуру и малую плотность. За счет теплового расширения она проходит по подающей трубе и проталкивает перед собой ту жидкость, которая отдала свою энергию в радиаторы, охладилась и стала менее плотной. Таким образом, за счет различия физических характеристик воды в «подаче» и «обратке» возникает разница давления, которая и поддерживает естественную циркуляцию теплоносителя в магистралях.

Принудительная и естественная циркуляция в системе водяного отопления

Принципиальная схема системы с естественной циркуляцией

Читайте также:  Какой расход электроэнергии у электрического котла по площади дома

Главными достоинством подобной системы является независимость от электросети – подключаемый к ней насос в данной схеме отсутствует. Следовательно, при отключении энергии отопление в доме будет функционировать так, как следует. Это особенно важно для тех коттеджей, которые располагаются в удаленных и труднодоступных районах, где по тем или иным причинам часто случаются перебои с электричеством.

Возможно, Вас заинтересует информация-конвектор отопления

Принудительная и естественная циркуляция в системе водяного отопления

Еще одним преимуществом естественной циркуляции теплоносителя называют простоту. Но это утверждение можно считать спорным. С одной стороны, это правда – насос в схеме отсутствует, система проще и, следовательно, надежнее – меньшее количество элементов означает меньшее количество потенциальных поломок и выходов из строя. С другой стороны, при обустройстве отопления с естественной циркуляцией теплоносителя необходим сложный гидравлический расчет количества секций радиаторов отопления (калькулятор) подающей и отводящей линий.

Естественная циркуляция воды

Важно! Следует понимать, что обустраивать подобную систему обогрева жилья имеет смысл только в том случае, когда общая площадь всех комнат меньше 150 м2. В противном случае протяженность труб будет излишне высокой, а обеспечить приемлемую циркуляцию теплоносителя в них без использования насоса нереально.

Принудительная и естественная циркуляция в системе водяного отопления

Полной противоположностью является система отопления с принудительной циркуляцией. Здесь давление теплоносителю сообщает насос, подключаемый к электросети. Это позволяет создать эффективный обогрев коттеджа в условиях большой протяженности подающей и обратной линий. Кроме того, наличие насоса упрощает гидравлический расчет трубопроводов и лишает вас необходимости прокладывать их под уклоном.

Система отопления с принудительной циркуляцией

Но за этими преимуществами следуют и свои недостатки системы отопления с принудительной циркуляцией. Первый – зависимость схемы от наличия электроэнергии. При отключении последней эффективность обогрева помещения может заметно снизиться. Исправить проблему поможет установка резервного генератора или аккумуляторов. Второй недостаток – наличие в схеме сложного технического устройства, которое при определенных условиях может выйти из строя. При прочих равных система с принудительной циркуляцией менее надежна, чем схема с естественным движением теплоносителя. Выбор из этих двух вариантов остается за вами.                                                                                                                                  «О том, как устроено индивидуальное отопление в квартире, Вы можете прочитать в нашей статье».

Принудительная и естественная циркуляция в системе водяного отопления

Установка циркуляционного насоса

Что такое двухконтурное отопление?

Двухконтурное отопление (двухтрубное) – наиболее популярная разводка труб для обогрева дома. Двухконтурная система обогрева лучше, чем одноконтурная по причине рационального и эффективного распределения теплоносителя.

Две трубы, подсоединённые к радиатору, выполняют разные функции. По одной трубе течёт разогретая котлом до нужной температуры вода. По другой выводится остывший теплоноситель. Далее он попадает обратно в котёл для дальнейшего подогрева, но не перетекает в следующий радиатор. Вода в обеих трубах зачастую движется в одном направлении, хотя при определённой схеме установки она может двигаться во встречных направлениях.

Для двухконтурной системы отопления затрачивается большее количество труб, чем в одноконтурной, но она эффективней и гораздо практичней.

Благодаря двухтрубной системе можно поддерживать комфортную температуру в конкретной комнате, а не сразу во всём доме. Она и экономнее. Двухконтурную систему можно автоматизировать так, что она способна нагреть помещение до определённой температуры, самостоятельно отключиться, а потом, когда градус упадёт до определённой отметки, снова включиться. Это не единственные плюсы такого отопления.

Требования к монтажу и эксплуатации

Обустраивая теплоснабжение дома, требуется принять во внимание, что открытая отопительная система имеет ряд особенностей:

  • Котел (твердотопливный, газовый, жидкотопливный) должен располагаться в нижней точке магистрали, а расширительный бак – в самой верхней.
  • Удобнее всего разместить расширительный резервуар на утепленном чердаке, если крыша холодная – теплоизолируют саму емкость и магистрали.
  • Чем меньше поворотов и соединительных элементов в магистрали – тем эффективнее движется теплоноситель при естественной циркуляции.
  • Скорость движения теплоносителя в гравитационной системе не превышает 0,3 м/с, поэтому важно следить за температурой жидкости в котле, не допускать ее перегрева и кипения – это повредит трубам магистрали и приборам отопления.
  • Перед наступлением холодов воду из неиспользуемой отопительной системы сливают, чтобы трубы и рубашка котла не лопнули при перемерзании жидкости.
  • В расширительный бак регулярно требуется добавлять воду, так как она со временем испаряется, а недостаток теплоносителя приведет к формированию воздушных пробок и остановке системы. Можно организовать узел подпитки или заливать вручную из ведра – это проще в небольшом индивидуальном доме.
  • Открытая система отопления диктует использования воды в качестве теплоносителя. Это связано с тем, что антифриз относится к токсичным веществам, и его испарения из открытого бака вредны для человека. Кроме того, его придется регулярно подливать, увеличивая затраты на отопление. Если отоплением предполагается пользоваться нерегулярно, но хочется избежать хлопот с постоянным сливом жидкости из контура, допускается залить антифриз, но в этом случае расширительный бак снабжают крышкой с небольшим отверстием, чтобы снизить скорость испарения незамерзайки.
  • Ключевой этап обустройства отопления гравитационного типа – проектирование, поскольку важно правильно выполнить расчет сечения труб и уклон трубопровода. Соответствующие нормы указаны в СНиП Протяженность контура должна составлять не более 30 метров, на горизонтальных участках магистрали трубы монтируют с уклоном не менее 2-3 мм на метр длины.

Котел должен быть расположен ниже самого низкого радиатора

На какой схеме лучше всего остановить свой выбор?

Разнообразие схем домашнего отопления вызывает у владельца дома резонный вопрос о выборе самой эффективной системы отопления для своего дома. В настоящее время однотрубные и самотечные системы практически не применяют. Обычно данные схемы рекомендованы для местности с нестабильной подачей электричества.

В современных городах, поселках городского типа и даже в сельской местности уже не существует каких-то проблем с энергоресурсами. Поэтому самотечные системы применяются только в отдаленных от цивилизации местах, например, далеко расположенных дачных участках.

Для частных домов, где планируется обогревать помещения радиаторами отопления, самые лучшие результаты показывает двухтрубная или лучевая схема обустройства обогревательной сети. Хотя оба варианта отличаются схемой трубной разводки, их объединяет возможность отключения и замены потекшего радиатора без отключения основного отопления.

Как рассчитать необходимые параметры?

Устройство отопление дома своими руками доступно любому домашнему мастеру, но для этого необходимо предварительно выполнить расчет основных параметров обогревательной системы. Для упрощенного расчета можно воспользоваться универсальной формулой:

1 КВт мощности = 10 м2 отапливаемой мощности

Для более точного определения необходимых расчетных параметров необходимо применить поправочные коэффициенты, учитывающие конструкционные особенности жилого дома.

Например, если дом был построен несколько десятилетий тому назад, наружные стены утепленные, а деревянные окна заменены на современные герметичные оконные блоки, применяется корректировочный коэффициент 1,5. При расчете тепловых параметров дома, построенного сравнительно недавно, но без утепленных наружных стен и с негерметичными деревянными окнами, необходимо увеличит расчетную мощность в два раза.

Количество тепловой энергии жилого дома зависит от числа оконных проемов и их ориентации по сторонам света:

  • Коэффициент 1,3 –применяется для определения потребности в тепловой мощности комнат жилого дома, с двумя окнами с ориентацией на север.
  • Коэффициент 1,1 –два окна выходящих на южную, юго–восточную и восточную сторону.
  • Коэффициент 1,2 применяют для комнат с двумя окнами, выходящих на западную сторону.

Конечно, такой расчет необходимых параметров будет весьма приблизительным.

Чтобы детально разобраться, как грамотно рассчитать отопление в частном доме рекомендуется ознакомиться с государственным стандартом СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» с подробным описанием основных требований к трубам, нагревательным приборам и различной запорной арматуре.

Для получения более точного результата можно воспользоваться онлайн калькуляторами или найти в интернете специальную программу для расчета домашнего отопления.

Рекомендации по организации системы отопления частного дома своими руками

В качестве компромиссного решения можно предложить усовершенствованный вариант однотрубной системы, в которой параллельно каждому радиатору подключается обводной байпас с регулирующим вентилем. По стоимости такая система занимает среднее положение между однотрубной и двухтрубной. Зато она позволяет регулировать теплоотдачу на каждом радиаторе независимо от всего контура.

Разрабатывая систему отопления необходимо учитывать следующее:

Рекомендации по организации системы отопления частного дома своими руками

Котел должен работать в диапазоне 88%!–(MISSING) 100%!о(MISSING)т номинальной мощности, иначе его КПД резко падает. Поэтому устанавливать агрегат с большим запасом на случай сильных морозов нерационально. Лучше поставить два котла: один – в расчете на среднесуточную температуру с запасом в 10%!,(MISSING) другой – самый простой и дешевый, который будет подключаться дополнительно в сильный мороз или «подменять» основной в период межсезонья. В системе необходимо предусмотреть наличие аварийных радиаторов для сброса перегретого теплоносителя. Их следует устанавливать в зонах временного пользования – в прихожей, кладовой, на лестничной клетке, в гараже и пр. Также необходимо предусмотреть так называемую обвязку котла – систему байпасов, врезок и клапанов, которая призвана исключать перегрев теплоносителя в случае сбоев в работе котла или циркуляционного насоса, а также обеспечивает подпитку отопительного контура водопроводной водой. Обвязка разрабатывается производителем котла и отображается в паспорте или спецификации. Аварийный клапан мембранного бака, через который сбрасывается излишек теплоносителя, следует подключить к канализации.

Монтаж системы отопления в частном доме

Воздушное отопление

Более традиционным видом отопления считается обогрев воздухом. В его основе лежит получение тепла при сжигании твёрдого топлива в печи. При наличии небольшого помещения достаточно одного или двух источников.

В современных системах используются специальные печи с вмонтированными в них стальными трубами для нагрева воздуха.

Затем горячий воздух поступает в систему трубопроводов, которая распределяет тепло по всем помещениям. Диаметр их больше чем у водяного отопления, радиаторы не требуются. Теплый воздух подаётся в помещение через решётки.

Плюсы:

  • экономическая выгода при небольших затратах на материалы и топливо,
  • тепло благоприятно влияет на здоровье,
  • Нет опасности затопления и засорения труб,
  • нет зависимости работы от аварийной ситуации у поставщиков топлива,
  • большой срок эксплуатации.

Минусы:

  • необходим постоянный контроль над процессом.
  • Трудности с регулировкой температурного режима.