Отопление в частном доме: теория, варианты и решения, выбор системы, расчет, монтаж

Подбор оптимальной схемы отопления

Для обогрева жилища чаще всего используются следующие схемы, как установить котел отопления в частном доме:

• Однотрубные. Один коллектор обеспечивает все радиаторы. Он играет роль и подачи, и обратки, так как прокладывается замкнутым контуром рядом со всеми батареями.
• Двухтрубная. В этом случае применяется отдельная обратка и подача.

Чтобы выбрать наиболее оптимальную схему установки котла отопления в частном доме, рекомендуется проконсультироваться со специалистом. Однако в любом случае, двухтрубная система является более прогрессивным решением вопроса какая схема отопления лучше для частного дома. Хотя на первый взгляд может показаться, что однотрубная система позволяет сэкономить на материале, однако практика показывает, что такие системы и дороже, и сложнее.

Важно понимать, что внутри однотрубной системы остывание воды происходит намного быстрее: в результате более дальние радиаторы приходится оснащать большим числом секций. Также у раздающего коллектора должен быть достаточный диаметр, превосходящий линии двухтрубной разводки

Кроме того, в данной схеме существует серьезное затруднение при организации автоматического управления из-за влияния радиаторов друг на друга.

Небольшие строения типа дач, где число радиаторов не превышает 5, можно без опасения оснащать однотрубной горизонтальной схемой системы отопления частного дома своими руками (ее еще называют «ленинградкой»). Если число батарей увеличить, будут наблюдаться сбои в ее функционировании. Еще одно применение подобной развязки – однотрубные вертикальные стояки в двухэтажных коттеджах. Подобные схемы встречаются довольно часто и работают без сбоев.

Двухтрубная развязка обеспечивает доставку на все батареи теплоносителя одинаковой температуры. Это позволяет отказаться от наращивания секций. Наличие подающей и обратной трубы создает оптимальные условия для внедрения автоматического управления радиаторами, для чего используются термостатические вентили. В этом случае можно брать трубы меньшего диаметра и более простые схемы.

Какие бывают схемы отопления частного дома двухтрубного типа:

• Тупиковыми. В этом случае трубопровод состоит из отдельных ветвей, внутри которых используется встречное движение теплоносителя.
• Попутными двухтрубными. Здесь обратка выполняет роль продолжения подачи, что обеспечивает кольцевое движение теплоносителя внутри схемы.
• Лучевыми. Наиболее дорогостоящие схемы, где каждый радиатор имеет отдельно проложенную скрытым способом (в полу) линию от коллектора.

Если при укладке горизонтальных магистралей большого диаметра использовать уклон 3-5 мм/м, то будет достигнут гравитационный способ работы системы, и циркуляционные насосы можно не применять. Благодаря этому достигается полная энергетическая независимость системы. Этот принцип можно применять как однотрубных, так и двухтрубных схемах: главное – создать условия для самотечной циркуляции теплоносителя.

В открытых отопительных системах потребуется наличие в самой верхней точке расширительного бака: такой подход является обязательным при обустройстве самотечных контуров. Однако обратная труба рядом с котлом может быть оснащена мембранным расширителем, что позволит сделать систему закрытой, работающей в условиях избыточного давления. Такой подход считается более современным, и чаще всего используется в системах принудительного типа.

Особого упоминания при исследовании, какую схему отопления выбрать для частного дома, заслуживают теплые полы. Стоит такая система довольно дорого, так как требует укладки в стяжку нескольких сотен метров трубопровода: это позволяет обеспечить каждую комнату отдельным нагревающим водяным контуром. Трубы коммутируются на распределительном коллекторе, который имеет смесительный узел и собственный циркуляционный насос. В результате помещения прогреваются очень равномерно и экономично, в комфортной для людей форме. Подобный тип отопления может применяться в различных жилых помещениях.

Аварийные варианты

В каждой схеме обвязки обязательно должен быть предусмотрен контур на случай чрезвычайных ситуаций. В его задачу входит:

— защита от перепадов давления;

— защита от повышения температуры выше разрешенной;

— предотвращение образования влаги.

В его задачу как раз входит сброс избыточного давления из системы. Монтируется он на выходе из котла отдельно или в составе группы безопасности.

Его задача максимально ответственна – предотвратить перегрев как котла, так и системы в общем. Случиться перегрев может по 2м причинам:

— в котел загрузили слишком много топлива. полученное тепло превысило потребность.

— отключили электричество и насос перестал работать.

Для нормальной работы этого контура также необходима установка датчика температуры с клапаном и узла охлаждения в трубу подачи воды в котел. Как только температура теплоносителя превысит максимально разрешенную, датчик сигнализирует об этом и провоцирует открытие клапана.

После срабатывания клапана вода начинает заполнять узел охлаждения, снижая температуру основного теплоносителя.

Один из вариантов по охлаждению системы. Особенность его состоит в том, что потребуется подсоединить накопительный бак для контура ГВС.

Работать эта схема будет следующим образом: в обычном штатном режиме насос будет работать, создавая определенное давление. Оно будет препятствовать включению в работу вспомогательного контура. Но как только электричество отключат, насос прекратит работу, давление пропадет, вступит в работу запасной контур.

Итог: температура воды в системе понизится до нужного значения.

Оговоримся сразу, что эта схема подойдет для системы отопления абсолютно любого типа !

Этот смеситель поддерживает наименьшую температуру теплоносителя на входе в котел, чтобы на стенах прибора не образовывался конденсат. о чем мы говорили в самом начале статьи. Таким образом в твердотопливном котле это один из наиболее необходимых узлов!

Устанавливается смеситель на трубе обратной подачи, используя байпас.

Если температура в обратной трубе будет низкой (ниже установленного значения), то термосмеситель обеспечит приток горячей воды.

Безопасность в холода

1. Как исключить разморозку системы отопления при ее остановке зимой?

• Снабдите розлив сбросниками во всех нижних точках. При остановке контура незамедлительно слейте через них всю воду. Не забудьте открыть на время сброса воды все воздушники, иначе вода «зависнет» в трубах и радиаторах;
• Если вы часто оставляете дом без отопления, используйте незамерзающий теплоноситель на основе пропиленгликоля. Необходимый объем теплоносителя можно измерить, заполнив контур и слив воду из него в ведра известной вместимости.

Антифриз для системы отопления на основе безопасного пропиленгликоля.

Расчет объема накопительного бака и мощности ТЭНа

Области применения теплового аккумулятора

На первом этапе необходим расчет мощности бойлера для отопления дома. Существует несколько способов решения этой задачи. Самый оптимальный из них – ознакомиться с рекомендациями от производителя конкретной модели бака.

Необходимо учитывать, что схема отопления от бойлера напрямую зависит от мощности всей системы. Поэтому за первоначальный параметр принимается эта величина. Предположим, что она составляет 1 кВ/ч. После установки бойлера в системе отопления частного дома он должен поддерживать оптимальный уровень нагрева воды еще 5 часов. При этом тепловой режим системы составляет 75/50 (низкотемпературный). В таком случае оптимальный объем бойлера на отопление и ГВС вычисляется по следующей формуле:

V=5/(75-50)=0.5 м³ или 500 л

Получившийся объем можно уменьшить, если приобрести модель бойлера для отопления дачи с ТЭНом. Тогда при расчете нужно учитывать удельную мощность этого прибора. В среднем для обеспечения полноценной работы отопления при выключенном котле и средней норме расхода ГВС (10 л/час) необходимо приобрести модель объемом около 400-450 л.

Для полного расчета мощности бойлера для отопления дома необходимо учитывать все факторы – тепловые потери в здании, месторасположение емкости в системе и т.д.

Циркуляция и ее типы

По движущей силе различают два типа циркуляции теплоносителя:

1. Естественный.
2. Принудительный.

В агрегатах первого типа теплоноситель движется за счет энергии топлива: при нагревании жидкость расширяется и вытесняется из котла в расширительный бак, а из него в радиаторы стекает под действием силы тяжести.

Такая система проста и независима от подачи электроэнергии. Однако она подходит только для отопительных агрегатов небольшой мощности. Одноэтажный частный домик на 3–4 комнаты — ее сфера применения.

Второй тип циркуляции обеспечивает внешняя сила. Обычно это насос с электроприводом, перекачивающий теплоноситель. По размерам и мощности такие агрегаты ограничений не имеют, но они потребляют электроэнергию, поэтому придется позаботиться о бесперебойной ее подаче.

Различается циркуляция теплоносителя в агрегате и по способу подключения радиаторов к котлу:

• последовательно (однотрубный);
• параллельно (двухтрубный).

Виды водяных систем отопления

Перед тем как сделать отопление в частном доме, во избежание ошибок при монтаже, нужно понимать принцип его работы. Он основан на перемещении нагретой жидкости по трубам. На пути следования она отдает тепло в помещение. Система может быть устроена различной конфигурации. Рассмотрим подробно устройство каждой.

Организация системы отопления

Система водяная «Теплый пол»

Устройство теплого пола может быть выполнено как в качестве дополнения к батареям, так и самостоятельной.

Комбинированная система теплого пола с радиатором

Основное достоинство такой конфигурации – возможность установки различных температурных режимов для каждого этажа, так как холодный воздух поднимается, теплый остается внизу.

В системе можно понижать температуру до +55°С, что рекомендовано проектными нормативами. Трубная разводка устраивается по всей площади пола, это эффективно для равномерного прогрева комнаты.

К основным минусам теплых полов относят:

• сложность монтажа;
• возможность устройства только на этапе строительства;
• сложность во время проведения ремонта.

Подключение теплого полатеплый пол водяной

Плинтусные системы отопления

Они прекрасно заменяют привычные радиаторы и систему теплого пола. Трубы монтируют на уровне плинтусов, обогрев помещения происходит последовательно. Производители предлагают разнообразные оттенки труб для установки «под плинтус», можно подобрать цвет под интерьер или разнообразить его.

Монтаж плинтусной системытеплый плинтус водяной

Радиаторные

Радиаторы – это более привычная система. Производители выпускают интересные модели как по конфигурации, так и по стоимости.Можно выбрать вполне бюджетное изделие. В настоящее время радиаторы производят из:

• чугуна:
• стали;
• алюминия.

Алюминиевый радиатор в интерьере

Система отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией

Естественная циркуляция теплоносителя возможна только в одноэтажных домах. Жидкость в горячем и охлажденном состоянии имеет разные плотности. На их разнице происходит движение потоков. Теплый теплоноситель поднимается, охлажденный – течет вниз.Движение потоков непрерывное.

Основное достоинство системы – простой и доступный монтаж. Кроме того, система отопления может работать без насоса, что значительно экономит средства.

К недостаткам относят монтаж труб под определенным уклоном. Необходимо четко при установке придерживаться расчетных параметров. Кроме того, необходимо устанавливать расширительный бак на чердаке или кровле.

Сравнение систем с естественной и искусственной циркуляцией

Системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Принудительная передача теплоносителя происходит благодаря насосному оборудованию. Это более эффективная система, благодаря которой подогретая жидкость достигает самых удаленных точек

Это важно для 2-хи более этажных домов. Эффективность такой системы на треть выше, чем естественная. К достоинствам можно отнести установку трубной системы без уклона, что значительно упрощает монтаж

Установка расширительных баков также не производится. Вместо них используют гидроаккумулирующие емкости

К достоинствам можно отнести установку трубной системы без уклона, что значительно упрощает монтаж. Установка расширительных баков также не производится. Вместо них используют гидроаккумулирующие емкости.

К негативным особенностям системы относят необходимость установки арматуры на трубы. Она выступает для защиты от аварийных ситуаций, связанных с повышенным напором теплоносителя. Кроме того, нужно установить с двух сторон циркуляционного насосного оборудования предохранительные клапаны.

Схема подключения насоса

6 Меры предосторожности

Как и любой другой вид горелок, использование устройства на дизтопливе влечёт за собой некоторые риски. Безопасность при этом должна быть выше всего. В связи с этим нужно следовать некоторым правилам во избежание появления опасных ситуаций.

В первую очередь, к основным правилам можно отнести:

• постоянно следить за образованием масляных потёков и удалять их;
• топливо для горелки необходимо хранить в отдельной ёмкости на безопасном расстоянии;
• устройство нужно устанавливать в углу помещения, но главное, чтобы там не было сквозняков;
• электрическая часть тщательно изолируется;
• пол и стены возле устройства обшиваются негорючими материалами.

Таким образом, сделать дизельную горелку для котла своими руками несложно. Главное, при этом использовать чертежи и схемы от специалистов, а также пользоваться советами мастеров.

Преимущества жидкотопливных котлов

• Есть вполне очевидные преимущества жидкотопливных котлов используемых на производствах, связанных с горюче смазочными материалами. Для частных домов преимущества котлов этого типа могут вызвать вопросы:
• Котлы на жидком топливе имеют высокий КПД от 86 до 98%. Это хороший показатель, и он очень близок к показателям газовых котлов;
• Несомненный плюс дизельных котлов, в отличие от газовых, не нужно разрешений (согласований) на монтаж котла. Хотя топочную комнату оборудовать всё равно придется;  
• Дизельные котлы выпускаются в максимально автономных комплектациях. Автоматика котлов и автоматическая подача топлива, позволяют минимизировать присутствие человека для обслуживания;
• Еще один плюс, это возможность достаточно быстро и просто, сменив горелку котла, перейти на работу с природным газом;
• Хотя и нет всеядных котлов, дизельные котлы могут работать на альтернативных видах жидкого топлива, о чём указано в документации к котлу;
• Котлы на жидком топливе можно вписать в любую отопительную систему и могут работать с любым теплоносителем (водой и антифризом).   

Как подключить к электросети

У вас дома может быть подведены одна или три фазы. Разница количества фаз позволяет равномерно распределить общую нагрузку на отдельные потоки. В однофазной линии такой возможности нет. Перед тем как запитать котел, нужно позаботиться о качестве проводки, ведь мощность нагревателей достигает значительных 32 кВт. Подбор мощности осуществляется исходя из площади отапливаемого помещения и количества тепловых потерь дома.

В паспорте нагревателя указаны параметры проводов, которые используются для монтажа электрического котла отопления своими руками. Стоит заметить, что из-за высокой нагрузки производители рекомендуют использовать медные провода. В однофазной и трёхфазной линии, соответственно отличается количество проводов. В однофазных их три (фаза, ноль, земля), а в трехфазных – пять (три фазы, ноль, земля). Количество фаз никак не отражается на количестве тэнов. Нагреватель с тремя тэнами может быть как однофазным, так и трехфазным. Разница заключается в способе соединения тэнов в одну сеть.

Котлы бывают разной цены и конфигураций. Самые простые из них оснащены:

• баком с тэном;
• реле включения/выключения тэн;
• датчиком тепла.

Такая примитивная автоматика позволяет регулировать температуру теплоносителя, не допуская его перегрева. В дешевых моделях нет насоса и сложного блока управления, только все самое необходимое. Обычно такие агрегаты – однофазные. Установка электрокотла отопления работающего от одной фазы достаточно проста. Чтобы его подключить в электрический блок подводится два провода (фаза и ноль). Заземление можно крутить на корпус, если нет предусмотренного для него контакта на блоке. При этом всегда есть возможность собрать отдельно управление с многочисленными датчиками.

Фазы обозначены латинскими литерами

Модели подороже оснащены циркуляционным насосом и расширительным баком. Насос также нуждается в электроэнергии. Помимо этого нагреватель оснащен массой датчиков с возможностью их настройки. Для этого ставятся сложные программируемые блоки управления, которые отвечают за работу как котла, так и насоса. Для подводки тока на блоке есть клеммы, на которых нанесены маркировки. Фазы обозначаются литерами:

• А или L1;
• В или L2;
• С или L3.

Для таких котлов также устанавливаются дополнительные электронные блоки, которые могут как расширить функциональность прибора, например, работа только в ночное время, так и обезопасить всю сеть.

Установленный на каждую фазу предохранитель перед самим котлом отключит питание нагревателя при каких-либо неисправностях. На входе в дом также стоят предохранители. Котел запитан на три фазы сразу, для освещения и розеток используются разные отдельные потоки. Получается, что если не установить предохранитель перед котлом, при срабатывании предохранителя весь дом будет обесточен, что очень неудобно.

Монтаж электрического котла отопления сопровождается установкой счетчиков с возможностью подсчета количества киловатт, использованных в дневное и ночное время. Электроэнергия ночью дешевле, поэтому более целесообразно, чтобы котел больше работал по ночам, чем днем. В тандеме с таким счетчиком ставиться реле времени.

О том какие бывают виды водяного отопления частного дома можно прочитать тут.

Схема обвязки без насоса

При отсутствии электроснабжения или нестабильной работе сети сооружают отопительный контур с естественной циркуляцией теплоносителя. Другое название – гравитационный. Он не нуждается в насосе, а значит, является энергонезависимым.

Принцип работы

Движение теплоносителя по трубам обеспечивает конвекция – стремление менее плотной нагретой среды перемещаться вверх под действием архимедовой силы. Горячую воду вытесняет из котлового бака в подачу более холодная, поступающая из «обратки».

Схема обвязки твердотопливного котла без насоса.

Необходимые инструменты и расходники

Для монтажа понадобятся:

• перфоратор;
• уровни – реечный и ватерпас;
• рулетка;
• разводной ключ «попугай»;
• отвертки, плоскогубцы;
• для полипропиленового контура – специальный нагреватель для сварки пластмассовых деталей.

Нужны материалы:

• кронштейны для крепления труб и радиаторов;
• дюбели;
• пакля или сантехнический лен (ФУМ-лента не подходит из-за высокой температуры транспортируемой среды).

После нагрева объем теплоносителя увеличится. Для компенсации в систему врезают расширительный бачок.

Также нужны радиаторы, трубы, муфты и другие фитинги.

Как сделать

Чтобы создать конвекцию и свести к минимуму гидравлическое сопротивление контура, его строят по следующим правилам:

1. Котел располагают хотя бы на 0,5 м ниже радиаторов. В разных помещениях отметки на одной высоте делают с помощью ватерпаса.
2. Первый участок от подающего патрубка прибора делают вертикальным до потолка. Это разгонный коллектор, он создает сильный конвекционный напор. Опуск делают вдоль угла того помещения, где находится первый радиатор.
3. Применяют большие трубы – с внутренним диаметром 30-40 мм. С увеличением этого параметра снижается гидравлическое сопротивление.
4. Горизонтальные участки монтируют с большим уклоном – 1 см/м. Это облегчит сток холодной жидкости обратно к котлу.

Котел располагают так, чтобы уменьшить гидравлическое сопротивление.

Расширительный бак размещают в самой верхней его точке. Чтобы не нарушать эстетики, резервуар часто устанавливают на чердаке. В таком случае изделие нужно утеплить.

Минусы

Гравитационная система имеет ряд недостатков:

1. Длина контура не может превышать 30 м.
2. Тепло распределяется неравномерно, дальние от котла радиаторы холоднее ближних.
3. Из-за существенного перепада температур на «подаче» и «обратке» отопитель испытывает высокие нагрузки.
4. Нужны трубы большого диаметра, что приводит к удорожанию проекта и увеличению объема воды.
5. Через открытый расширительный бачок в рабочую среду поступает кислород, вызывающий коррозию металлических поверхностей и завоздушивание контура.
6. Невозможна эксплуатация прибора в режиме малой производительности, что требуется в межсезонье.

Выбор радиаторов для отопления частного дома

1. Стальные (имеют наименьшую стоимость).
2. Алюминиевые.
3. Биметаллические: состоят из прочного стального сердечника и алюминиевого оребрения.
4. Чугунные (подразумеваются современные стильные радиаторы, а не устаревшие «гармошки»).

В стенках стальных радиаторов при высокой температуре теплоносителя интенсивно развивается коррозия, поэтому они больше подходят для систем с умеренной тепловой нагрузкой, а в географическом смысле – для регионов с мягкой зимой.

Батарея из алюминия за счет высокой теплопроводности этого металла позволяет «снять» с теплоносителя больше тепла, чем любая другая таких же размеров. Но алюминий – металл мягкий, он плохо держит гидроудары, возникающие в больших системах при значительных изменениях температур.

Ситуация усугубляется, если такой прибор подключен к стальному трубопроводу: из-за большой разницы в коэффициентах теплового расширения возможны повреждения. Практически незаметны недостатки алюминия в регионах со стабильно холодной зимой, расположенных севернее черноземной полосы.

Биметаллические радиаторы могут применяться повсеместно, единственный их недостаток – высокая стоимость.

Чугунные батареи по дешевизне уступают только стальным, при этом они прочны и чрезвычайно надежны. Сегодня эти приборы являются наиболее востребованными. Недостатки – большой вес и значительная тепловая инерционность, которая не позволяет системе своевременно подстраиваться под изменения температуры (из-за этого несколько увеличиваются теплопотери).

Применения электричества для организации отопления

Применение электроэнергии один из способов создать отопление частного дома без газа с монтажом водяного контура. Конечно это дорогостоящий вид обогрева. В принципе возможны следующие электрические системы отопления для частного дома с использованием электроэнергии:

• использование электрокотла для водяного отопления;
• размещение в помещениях дома электрических конвекторов;
• использование инфракрасных обогревателей;
• создание теплых полов.

Электрический конвектор

Электрический конвектор – простейшее устройство для нагрева воздуха в жилом помещении. Устройство отопления методом установки электрических конвекторов подкупает простотой монтажа, безопасностью, наличием защиты от перегрева и экологичностью. Инфракрасные обогреватели не менее удобны для применения, а иногда выбирается комбинированный вариант использования электрических обогревателей.

Подобные устройства легко объединить в одну систему и обеспечить ее работу в автоматическом режиме. Если на электрические конвекторы для отопления частного дома цены вполне доступны, то постоянный рост тарифов на электроэнергию уменьшает спрос на эти удобные системы обогрева.

Инфракрасные теплые полы

Одним из наиболее востребованных вариантов для загородного дома являются инфракрасные теплые полы. Они выпускаются в виде пленки, толщина которой около 3 мм. Монтаж такого пола простой и доступный. Пленка укладывается под любое напольное покрытие. Нередко пленку устанавливают на стены и даже на потолок. На потолке «теплый пол» размещают чаще всего в двухэтажных коттеджах или в домах с мансардой. Большая площадь обогрева ускоряет обогрев всего помещения и экономит до 40% электроэнергии.

Электрический котел

Электрические котлы вполне достойная замена газовым котлам. С их помощью легко создать отопление дома альтернативное газовому отоплению. Только цена электричества существенно ограничивает спрос на эти удобные и безопасные приборы.

Каждые 100 м2 требуют мощности 10 кВт. Если нужно будет установить мощный котел, то придется согласовать его установку с Энергонадзором. Электропроводка в доме, как правило, не соответствует требованиям, поэтому делают дополнительную линию от входа до котла.

По принципу действия котлы использующие электроэнергию для нагрева теплоносителя делятся на:

1. электрический котел с установленными ТЭНами;
2. электродный электрический котел;
3. индукционный электрический котел.

Все вышеперечисленные приборы имеют общие особенности, которые отличают их от газовых и твердотопливных котлов. Эти особенности, которые могут стать преимуществами при применении котлов для отопления загородных домов:

• высокий уровень безопасности;
• бесшумность;
• простая регулировка температуры жилья, возможность автоматизации;
• нет проблем с топливом, его транспортировкой и хранением;
• не вредят окружающей среде;
• легко устанавливаются;
• могут быть напольными, настенными, трехфазными и однофазными.

Электродный котел

Электродный котел — самый экономичный электрокотел для отопления частного дома, обладающий небольшими размерами. По сравнению с ТЭНовыми котлами, экономия достигает 40 %. Характеризуются отсутствием накипи и быстротой нагрева воды.

ТЭНовый котел

ТЭНовый котел нагревает воду в контуре посредством трубчатых нагревательных элементов. Его основная функция – генерировать тепло. Контур отопления практически ничем не отличается от схем, применяемых для газовых или твердотопливных котлов. При этом нужно правильное расположение батарей отопления в частном доме относительно окон. Если окон несколько, то радиаторы устанавливаются под каждым окном.

Существуют правила и нормы установки батарей отопления:

1. между стеной и батареей расстояние не менее 2 см;
2. между подоконником и радиатором 8 – 10 см;
3. между полом и низом батареи 10 – 12 см;
4. во всех случаях желательна установка теплового экрана.

Индукционный котел

Индукционный котел можно представить в виде электромагнитного индуктора, или трансформатора, который имеет первичную и вторичную обмотку. Вторичной обмоткой служит корпус, в котором наводятся так называемые вихревые токи Фуко. Поскольку корпус котла является короткозамкнутым витком, то в нем наводятся значительные токи нагревающие корпус котла, следовательно, и теплоноситель. Индукционные котлы более экономным, чем ТЭНовые котлы и вполне применимы как альтернативные виды отопления частного дома или дачи.