Принцип работы водяного отопления в частном доме

Одной из наиболее актуальных проблем для наших климатических условий — это обеспечить обогрев своего дома. В большинстве случаев системы обогрева в нашей стране работают на воде в качестве теплоносителя. Наибольшей популярностью среди них для квартир в многоэтажных домах пользуется двухтрубная отопительная система. Сравнивая её с однотрубной схемой следует выделить большее число преимуществ и практически отсутствие её недостатков.

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.

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

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.

Как работает водяное отопление?

Основывается водяное отопление на циркуляции воды, которой помогает циркулярный насос. Котел, стоящий в доме нагревает воду, нагретая вода после чего поступает в батареи, отдает тепло в вашу комнату, а после возвращается в котел.

Итак, водяное отопление в частном доме – это замкнутая цепочка, у которой есть котёл, трубопровод и батарея. Для нагрева такой системы топливом могут служить газ, керосин, каменный уголь, дрова и иные виды топлива.

Помимо батарей и котла в систему водяного отопления входит – автоматический воздухоотводчик, предохранительные клапаны, терморегуляторы, манометр, расширительный бачок и циркуляционный насос.

Как работает водяное отопление?

Водяное отопление делится на два типа: двухконтурное и одноконтурное. Двухконтурная система помимо того, что производи нагрев помещения, также греет воду для бытового использования, а одноконтурная система даёт только отопление.

Если вы желаете выполнить отопление своими руками, тогда нужно разбираться в мощности котла относительно площади вашего помещения.

Способы циркуляции воды в системах отопления

Движение жидкости по замкнутому контуру (контурам) может происходить в естественном или принудительном режиме. Вода, нагретая отопительным котлом, устремляется к батареям. Эту часть контура отопления называют прямым ходом (током). Попав в батареи, теплоноситель остывает, и направляется обратно в котел для нагрева. Этот промежуток замкнутого маршрута называют обратным ходом (током). Для ускорения циркуляции теплоносителя по контуру применяют специальные циркуляционные насосы, врезаемые в трубопровод на «обратке». Выпускаются модели отопительных котлов, в конструкции которых предусмотрено наличие подобного насоса.

Естественная циркуляция теплоносителя

При естественной циркуляции движение воды в системе идет «самотеком». Это возможно за счет физического эффекта, проявляющегося при изменении плотности воды. Горячая вода имеет меньший показатель плотности. Жидкость, идущая по обратному ходу, имеет большую плотность, а потому легко вытесняет уже нагревшуюся в котле воду. Горячий теплоноситель устремляется вверх по стояку, а далее распределяется по горизонтальным магистралям, проведенным под небольшим уклоном, составляющим не более 3-5 градусов. Наличие уклона и позволяет двигаться жидкости по трубам самотеком.

Способы циркуляции воды в системах отопления

Схема отопления, основанная на естественной циркуляции теплоносителя, является самой простой, а потому ее легко реализовать на практике. К тому же в этом случае не требуется наличие других коммуникаций. Однако подходит этот вариант лишь для частных домов небольшой площади, так как длина контура ограничена 30 метрами. К недостаткам можно отнести и необходимость монтажа труб большего диаметра, а также низкое давление в системе.

Схема автономной системы отопления дома с естественной циркуляцией воды (теплоносителя). Трубопровод прокладывается под уклоном, составляющим не более 5 градусов

Читайте также:  Из чего состоит и как работает солнечная батарея

Принудительная циркуляция теплоносителя

В автономных отопительных системах с принудительной циркуляцией воды (теплоносителя) по замкнутому контуру присутствует в обязательном порядке циркуляционный насос, который обеспечивает ускоренный ток нагретой воды к батареям, а остывшей – к нагревательному прибору. Движение воды возможно из-за разности давлений, возникающей между прямым и обратным током теплоносителя.

При монтаже данной системы не требуется соблюдать уклон магистрали трубопровода. В этом заключается преимущество, а вот существенный недостаток кроется в энергозависимости такой отопительной системы. Поэтому на случай отключения электричества в частном доме должен быть генератор (мини-электростанция), который обеспечит функционирование системы отопления в экстремальной ситуации.

Способы циркуляции воды в системах отопления

Схема организации системы отопления дома, в которой циркуляция теплоносителя обеспечивается циркуляционным насосом, врезаемым в трубопровод обратного тока

Схему с принудительной циркуляцией воды в качестве теплоносителя можно использовать при монтаже отопления в доме любой площади. При этом выбирается насос подходящей мощности и обеспечивается его бесперебойное электропитание.

Рабочие узлы

Система отопления частного дома с газовым котлом состоит из следующих частей:

  • сам котел и сопутствующее оборудование – приборы контроля, безопасности, дымоход, автоматика (виды автоматики для газовых котлов отопления);
  • отопительный трубопровод;
  • обогревательные приборы – радиаторы и/или теплый пол;
  • дополнительное оборудование: расширительный бак, в системах с принудительной циркуляцией – насос, если в системе больше одного контура – коллекторный узел.

Котел оснащается температурным и предохранительным клапаном, контрольным манометром. У каждого радиатора своя группа арматуры: запорные/регулировочные краны, воздухоотводчики.

Если в системе обогрева радиаторов нет, только теплые полы, арматура устанавливается на распределительный коллектор.

Рабочие узлы

В зависимости от типа котла (открытый или закрытый) отвод продуктов сгорания осуществляется либо через обычный дымоход, либо по коаксиальной трубе через вырубленное отверстие в стене прямо на улицу.

Забор воздуха для горения у котлов с открытой топкой – прямо из комнаты, у закрытых – по коаксиальной трубке с улицы. Во втором случае подача принудительная, используется встроенный вентилятор для поддува.

Обогревательные приборы

Радиаторы различаются габаритами, количеством секций, материалом изготовления:

  • чугун;
  • сталь;
  • медь;
  • алюминий;
  • биметалл (сердечник стальной, корпус алюминиевый);
  • пластик.

Дольше всех держат тепло чугунные батареи, они же самые дешевые. Но у них слишком высокая инерция, трудно встраиваются в системы с автоматическим регулированием отопления. Наиболее надежные во всех отношениях и самые дорогие – медные.

Насос и расширительный бачок

Рабочие узлы

Насос в классической радиаторной системе обогрева устанавливают на обратную трубу (по которой в котел возвращается остывший теплоноситель) и оснащают фильтрами для очистки воды.

В системах теплых полов циркулирует не очень горячий теплоноситель (до 50 градусов), насос можно ставить на горячую трубу на входе в распределительный коллектор (подбор насоса для теплого водяного пола).

Назначение расширительного бака – сброс избыточного давления. Баки бывают открытые и закрытые. В открытых устройствах горячий воздух/пар уходит через специальный клапан прямо в пространство. Такой бак устанавливают в самой высокой точке контура (обычно на чердаке).

Баки оснащаются специальными клапанами для слива излишков горячего теплоносителя. Устанавливать их можно на любой высоте.

Сегодня при устройстве отопления открытые баки применяются редко, а в системах с принудительной циркуляцией не применяются вообще.

Трубы

Материалы изготовления труб:

Рабочие узлы
  • нержавейка;
  • металлопластик;
  • полипропилен;
  • сшитый полиэтилен;
  • медь;
  • чугун.

Для теплых полов выбирают металлопластик и сшитый полиэтилен – они прочные, хорошо гнутся, продаются единой бухтой. Реже используется медь, она дорогая.

При установке радиаторного отопления нужно обращать внимание на рабочие характеристики пластиковых труб: температуры и давления в этих системах высокие.

При монтаже скрытым способом (в стену и др.) предпочтителен пластик, т.к. трубы соединяются неразъемными соединениями. Стальные трубы устанавливают открыто, т.к. они соединяются резьбой и фитингами, а это чревато протечками.

Какие отопительные приборы совмещаются в системе

Варианты комбинации зависят от наличия того или иного типа топлива. Чаще всего котлы имеют камеру для сжигания газа и твердого топлива – такой тип подходит для зон с подведенной газовой магистралью. Но при отсутствии таковой можно применять сжиженный газ, поставляемый в баллонах, если заменить форсунку.

Совет! Для упрощения и ускорения транспортировки теплоносителя по трубам лучше покупать оборудование с насосами принудительной циркуляции.

Также существуют следующие варианты комбинаций с газовой камерой сгорания:

Рекомендуем к прочтению:Система автономного отопления для частного дома с газовым котлом

  • котел, работающий на жидком топливе, – прогревает большие помещения и работает на солярке;
  • котел твердотопливный длительного горения;
  • конденсационный вид котла с высоким КПД и экономичным расходом сырья.

На заметку! Конденсационные котлы оборудованы электроподжигом, поэтому считаются энергозависимыми – если есть перебои подачи электроэнергии, система работать не будет.

Заключение

Проектирование и обустройство отопительной системы частного дома – занятие, требующее времени, знаний и денег. Поэтому, во избежание ошибок лучше всего обратится за помощью к профессионалам своего дела. Ведь исправление недочетов может стоить очень дорого, поэтому лучше с самого начала их не допускать.

Читайте также:  Вентиляция в деревянном доме с печным отоплением

Как правильно выполнить самостоятельную двухтрубную разводку отопления в частном доме узнаем в следующем видео

  • Как выбрать чугунную печь для бани
  • Проектирование системы отопления частного дома
  • Каменная печь для бани и дома
  • Чем замазать печь, чтобы не трескалась

Двухтрубная тупиковая система отопления (встречная).

Своё название получила из за встречного движения теплоносителя в подающей и отводящей трубах.

Двухтрубная тупиковая система отопления частного дома

Двухтрубная тупиковая система отопления (встречная).

Данный тип содержит не закольцованные ветви, ведущие в «тупик». Из основных особенностей отметим следующие:

  • Циркуляцию теплоносителя осуществляется посредством насоса, расположенного около котла. (схема с естественной циркуляцией не находит широкого применения)
  • Наиболее часто используется горизонтальный тип разводки.
  • Накапливаемый системой воздух удаляется при помощи кранов Маевского.
  • Расширение воды компенсируется резервуаром с мембраной.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ выделяют:

  • простоту монтажа, не требующего больших трудозатрат;
  • низкую стоимость;
  • эстетичный внешний вид, т.к. по дому проходит одна труба.

К недостаткам относят:

  • неравномерное распределение по радиаторам теплоносителя, в результате чего приходится устанавливать дополнительные устройства;
  • в двухэтажных и более домах для эффективной работы системы необходимо создавать повышенное давление теплоносителя путем установки циркуляционного насоса;
  • при использовании металлических труб, значительно затрудняется демонтаж и замена радиаторов.

Схемы отопления двухэтажного здания

На данный момент существует схема отопления двухэтажного дома с двухконтурным котлом и с одноконтурным. Последний вариант отличается простотой.

Одноконтурный котел

Схемы отопления двухэтажного здания

Суть одноконтурной разводки в следующем: теплоноситель движется от котла по магистрали к батареям, и возвращается обратно в котел. В плане использования труб, данный вариант является более экономичным. Но до последних радиаторов теплоноситель доходит уже охлажденным. Для выхода из такой ситуации некоторые устанавливают дополнительные секции, увеличивая таким путем теплоотдачу.

Сбалансировать тепло можно и при помощи запорной арматуры, регулирующей поступление воды в первые обогревательные агрегаты. Также одноконтурная система отопления схема которой не обеспечивает равномерное распределение тепла по всему помещению, может быть дополнена циркуляционными насосами.

Двухконтурный котел

Если одноконтурная схема позволяет только обогревать помещение, то схема двухконтурного газового котла обеспечивает и водоснабжение. Это идеальный вариант, позволяющий сэкономить и место в доме, и финансовые средства.

Схемы отопления двухэтажного здания

Горизонтальный тип подключения двухконтурного котла может быть исполнен в таких вариантах: с коллекторным распределением, с попутным движением, тупиковые схемы. Также выделяют и параллельное подключение тепловых котлов. Надо сказать, что схема отопления с двумя котлами является очень удобной. Правда, не всегда ее можно назвать целесообразной. Стоит помнить, что схема отопления котла требует грамотного подхода.

Важно подобрать наиболее подходящий вариант обогрева жилища, учитывая при этом доступность топлива, материальные возможности.

Разновидностью двухтрубной системы является схема обогрева Тихельмана. Это возвратная система теплоснабжения с реверсом. В народе схема отопления Тихельмана еще называется трехтрубной. Циркуляционные контуры в ней уравновешены. Для теплоносителя это наиболее благоприятный вариант. Данная схема обеспечивает равномерность обогрева. Конечно, есть некоторые недостатки. Например, больший расход труб, чем при тупиковой установке. Подходит схема для домов с небольшой площадью.

Альтернативное отопление

Схемы отопления двухэтажного здания

Последнее время при организации обогрева двухэтажного дома часто используются инженерные разработки климатических систем, которые работают на альтернативных источниках энергии. В этом плане наиболее перспективной является термосифонная система отопления схема которой предполагает использование солнечного света, и состоит из солнечных коллекторов, специального теплообменника и соединительных магистралей. Правда, в качестве основного источника тепла такие устройства не подходят, поскольку вырабатываемой тепловой энергии просто не хватает для обогрева всего дома.

Монтаж системы отопления.

В процессе строительства дома необходимо предусмотреть технологические отверстия, для прокладки труб отопления. Последовательность монтажа определяется вашим желанием и технологией начала размещаем котел.

Внимание! Еще раз напоминаем подключение котла к газовой сети может делать только специализированная организация.

По мере готовности отделки стен устанавливаем радиаторы. Радиаторы выставляем строго горизонтально, по уровню.

Знаете ли, вы, что шум батарей, мешающий порою спать, вызван перекосом радиаторов? Из-за перекоса создается воздушный карман, порождающий эту «музыку».

Монтаж труб должен производиться с уклоном в 5 мм на метр трубы. При длине полипропиленовой трубы свыше 10 метров монтируются П-образные как расширительный бак зачастую устанавливается на чердаке, необходимо предусмотреть его утепление.

При создании системы отопления в вашем доме позаботьтесь о надежности. Возможно, имеет смысл поставить два котла, под разные виды топлива.

↑ Рекомендации по выбору оборудования

Выбор котла предстоит не только тем, кто решил возвести жилище с нуля, но и тем, кто хочет модернизировать систему отопления. Выбрать можно один из четырёх вариантов.

↑ Твёрдотопливные

Твёрдотопливный котёл независим от электричества и газа. Топить его можно при помощи дров, отходов, брикетов и угля. Популярность устройств обусловлена доступной ценой и низкой стоимостью обслуживания.

Читайте также:  Как сделать стяжку под теплый пол своими руками

Разновидностей котла три. Самая комфортная из них – на пеллетах. Инерционность отсутствует почти полностью, а автоматизация делает управление устройством очень удобным. Но, доступно устройство не всем, так как имеет высокую стоимость.

В целом твёрдотопливные устройства имеют относительно низкий КПД. Он составляет от 75 до 83%. Причина тому – именно вид топлива.

↑ Газовые

Отопление, которое работает за счёт магистрального газа – удобный и надёжный вариант. Каждый пользователь может эффективно отапливать помещение при помощи устройств этого типа. При этом эксперты отмечают высокий КПД сети отопления. Даже самое простое устройство способно давать коэффициент, равный почти 87%. Дорогой котёл и вовсе даёт 97% КПД.

Ещё одно преимущество устройств – мобильность. Они компактны и удобны. В работе такие котлы безопасны и обладают высоким уровнем автоматизации.

С этим видом устройств можно забыть о постоянных наведываниях в котельную. Пользователям нужно обслуживать котел всего 1 раз в год.

Что касается цены, то этот вариант оснащения системы отопления самый доступный. Любая модель котла из бюджетного сегмента обойдётся дешевле, чем котёл на твёрдом топливе.

Владельцам нужно позаботиться о правильном устройстве дымохода. Оснастить понадобиться и надёжную приточно-вытяжную вентиляцию.

↑ Электрические

Этот вид отопительной системы самый эффективный. Ему не требуется специальный дымоход и обустройство хорошей вентиляционной системы, а КПД котла составляет целых 99%. Обслуживание устройству почти никогда не требуется. Нужно позаботиться только о профилактической чистке устройства каждые 3 года.

Ещё более привлекательным качеством является стоимость. Само устройство и монтаж обойдутся недорого. Но при этом плата за комфорт всей семьи очень серьёзна. Котёл потребляет очень большое количество электроэнергии, вследствие чего, в конце каждого месяца нужно будет платить достаточно круглые суммы.

Важно: Установка котла возможна, только если хозяева уверены в надёжности подводящих сетей. Если электрической мощности будет недостаточно, котёл будет просто неэффективен.

↑ Жидкотопливные

Этот тип котлов работает на дизельном горючем. Стоимость установки невысокая. Доступной является и цена на оборудование. Показатели эффективность такой системы отопления очень похожи на КПД газовых котлов.

Минусы такой системы отопления в её низкой эстетичности. В котельной очень пахнет соляркой, а само топливо оставляет много грязи в техническом помещении. Обслуживание котла также заставит испачкаться до самых ушей. Такой вид котлов выбирают только те, кто не имеет альтернатив. Минусов у жидкотопливного оборудования больше, чем плюсов.

Лучевая система с коллекторами

Лучевая система отопления с использованием коллектора.

Это одна из самых современных схем, подразумевающая прокладку индивидуальной магистрали к каждому отопительному прибору. Для этого в системе устанавливаются коллекторы – один коллектор является подающим, а другой – обратным. От коллекторов к батареям расходятся отдельные прямые трубы. Такая схема позволяет обеспечить гибкую регулировку параметров отопительной системы. Также она дает возможность подключить к системе теплые полы.

Рекомендуем: Надежная защита от фатального разрушения — дренаж вокруг дома

Лучевая схема разводки активно используется в современных домах. Подающие и обратные трубы здесь могут прокладываться как угодно – чаще всего они идут в полах, после чего подходят к тому или иному отопительному прибору. Для регулировки температуры и включения/отключения отопительных приборов в доме устанавливаются небольшие распределительные шкафы.

Как утверждают специалисты-теплотехники, такая схема является идеальной, так как каждый отопительный прибор работает от собственной магистрали и почти не зависит от других отопительных приборов.

Достоинства и недостатки лучевых систем

Положительных качеств набралось много:

возможность полностью спрятать все трубы в стены и в полы; удобная настройка системы; возможность создания дистанционной раздельной регулировки; минимальное количество соединений – они сгруппированы в распределительных шкафах; удобно ремонтировать отдельные элементы, не прерывая работу всей системы; почти идеальное распределение тепла.

При монтаже лучевой системы отопления все трубы прячутся в полу, а коллекторы в специальном шкафу.

Есть и парочка недостатков:

высокая стоимость системы – сюда закладываются расходы на оборудование и расходы на монтажные работы; трудность в реализации схемы в уже построенном доме – обычно эта схема закладывается еще на этапе создания проекта домовладения.

Если с первым недостатком еще приходится мириться, то от второго никуда не деться.

Особенности монтажа лучевых систем отопления

На этапе создания проекта предусматриваются ниши для прокладки отопительных труб, указываются точки монтажа распределительных шкафов. На определенном этапе строительства прокладываются трубы, устанавливаются шкафа с коллекторами, монтируются отопительные приборы и котлы, производится тестовый запуск системы и ее проверка на герметичность. Лучше всего доверить всю эту работу профессионалам, так как эта схема является самой сложной.

Несмотря на всю сложность, лучевая система отопления с коллекторами является одной из самых удобных и эффективных. Она используется не только в частных домах, но и в других постройках, например, в офисных.