Водяное отопление частного дома

Сложно отрицать тот факт, что водяное отопление – наиболее практичный и популярный способ поддержания комфортного для проживания микроклимата. Перетекающий по трубам теплоноситель легко доставит требуемое количество килокалории в дальние уголки даже большого строения. А современные технологические решения позволяют практически полностью исключить участие жильцов в процессе обогрева помещений. Именно стремление к подобному уровню комфорта подталкивает собственников недвижимости изучать схемы водяного отопления частного дома. Для их разработки и монтажа следует правильно выбрать компоновочную конфигурацию, оборудование, учесть параметры здания, нормативные требования, а также ряд прочих важных моментов.

Назначение и особенности систем водяного обогрева

Как и любое другое, водяное отопление компенсирует теплопотери здания. Преимущественно они возникают из-за утечек тепловой энергии через ограждающие конструкции и вентилирование. Это происходит под действием температурного градиента между окружающей средой и воздухом в помещении.

Энергопотери во многом зависят от теплопроводности используемых материалов, интенсивности воздухообмена, а также качества выполнения строительного монтажа:

• внешних стен;
• подвальных и потолочных перекрытий;
• кровли;
• полов на грунте;
• оконно-дверных заполнений.

Увеличению теплопотерь способствуют низкое качество теплоизоляции, дефекты ограждающих конструкций, а также ошибки монтажа дверных или оконных блоков. Устранение причин дополнительных потерь тепла снижает потребление энергоресурсов и сумму затрат на их приобретение.

Почему для частных домов выбирают схемы водяного отопления

Организация отопления в частном доме должна учитывать стоимость оборудования, затраты на эксплуатацию и сложность монтажа. К важным параметрам также относят эффективность нагрева и доступность топлива.

Популярность водяной системы, в сравнении с иными способами поддержания теплового комфорта, обусловлена следующими факторами:

1. Возможностью точной регулировки температуры в помещениях. Дровяная печь быстро нагревает воздух вокруг себя, но это процесс практически не поддается контролю. Поэтому печку целесообразней использовать для обогрева дачи или загородного дома, нечасто посещаемых зимой.
2. Надежностью и приемлемыми затратами на поддержание работоспособности. Воздушное отопление отличается высоким КПД, однако требует регулярной чистки воздуховодов, замены фильтров.
3. Экономичностью. Электрическое отопление с помощью конвекторов, инфракрасных обогревателей обеспечивает быстрый нагрев помещений, просто монтируется настраивается и регулируется. Тем не менее, со временем оно обходится дороже из-за высокой стоимости используемых энергоресурсов. Кроме того, функционирование электрической схемы отопления частного дома зависит от стабильности подачи электроэнергии.
4. Комфортностью пользования. Паровое отопление несколько эффективнее водяного, отличаясь малой инерционностью. Однако его элементы нагреваются до температур +100 °C и более – могут способствовать ожогам. Обогрев с помощью пара сложнее регулируется, сопровождается шумом, поэтому он чаще востребован в производственных цехах.

Как сделать схему водяного отопление в частном доме своими руками

Выбирая и монтируя оборудование, прокладывая коммуникации обогрева, преимущественно следуют указаниям СП 60.13330.2016, СП 55.13330.2016, ГОСТ 11032-97. Также опираются на технологические инструкции производителей теплогенераторов, отопителей, труб, элементов регулирования и т.д.

Обязательно должна быть предусмотрена установка контрольно-измерительных приборов и групп безопасности. Параметры теплоносителя определяют с учетом характеристик отопительного оборудования и его коммуникационных обвязок. Особое внимание уделяют гидравлической и тепловой стойкости инженерной сети. Монтаж выполняют таким образом, чтобы обеспечить свободный доступ к элементам сети, нуждающимся в периодическом обслуживании.

Оборудование, узлы и элементы водяного обогрева

Эксплуатационные свойства и технические возможности водяной отопительной системы зависят от комплектации и характеристик используемого оборудования и материалов.

Теплогенераторы

Источником тепловой энергии водяной системы служит котел (теплогенератор), обеспечивающий нагрев теплоносителя. Разновидности теплогенераторов:

1. Газовые. КПД более 90%. Работающие на магистральном топливе отличаются оптимальным сочетанием себестоимости производимых килокалорий и эксплуатационного комфорта. Напротив теплопроизводство котлов на сжиженном газе обходится недешево. Кроме того, требуется установка объемных резервуаров для хранения запаса топлива.
2. Твердотопливные. КПД современных образцов – 70-87%. Могут использоваться автономно в любом регионе, в том числе и при отсутствии возможности подключения к газовой или электрической сети. Тепловая энергия выделяется в результате сгорания дров, торфа, брикетов, угля, а также других видов твердого топлива. Твердотопливные агрегаты требуют частую загрузку топлива, организацию места для его хранения.
3. Жидкотопливные. КПД достигает 90%. Способны работать автоматически сжигая солярку, мазут или керосин. Менее востребованы из-за высокой стоимости топлива, сложности хранения больших объемов горючей жидкости и, сопутствующего их эксплуатации, специфического запаха.
4. Электрические. КПД доходит до 98-99%. Не производят вредных выбросов. Электрокотлы отличаются высокой степенью автоматизации, низкими затратами на обслуживание, не нуждаются в отдельном помещении. Из-за высокой стоимости электроэнергии и возможных перебоев они нередко используются, как дополнительный источник тепла, дополняя работу других видов котлов.

Иногда, для сборки схемы водяного отопления частного дома своими руками целесообразна установка комбинированных отопительных устройств. Они уступают по КПД специализированным моделям, но позволяют применять разные виды топлива. Примеры комбинированных моделей: электро/газ, твердое топливо/газ, дизельное топливо/газ, твердое топливо/электричество.

Котлы способны нести тепловую нагрузку двух типов: только отопление либо отопление и горячее водоснабжение (ГВС). В первом случае они конструктивно одноконтурные, во втором – двухконтурные.

Расширительные баки

Для защиты котлов и оборудования отопительной сети от гидродинамических повреждений используют расширительные баки закрытого или открытого типов. Они компенсируют изменение объема теплоносителя, позволяя поддерживать давление в системе на заданном уровне.

1. Модели открытого типа – металлические резервуары, устанавливаемые в самой высокой точке отопительного контура. Преимущественно предназначены для систем с естественной циркуляцией – схем без насоса. Позволяют также поддерживать необходимый для работы тепловой установки объем теплоносителя в тепловых контурах.

1. Баки закрытого типа комплектуются эластичной мембраной, разделяющей внутреннее пространство резервуара на две части — жидкостную и воздушную, оснащенную клапаном. При повышении температуры объем теплоносителя увеличивается, его излишки поступают в жидкостную камер, чем компенсируется прирост давления. Схема водяного отопления частного дома с расширительным баком закрытого типа всегда оснащается циркуляционным насосом. Он обеспечивает принудительное перемещение теплоносителя, снижает нагрузку на оборудование, позволяет уменьшить себестоимость тепловой энергии примерно на 20-30%. В зависимости от модели циркуляционный насос бывают с «сухим» или «мокрым» ротором, с регулировкой частоты вращения или без нее.

Трубные проводки

Для прокладки контуров и соединения элементов схемы отопительной сети, зачастую используют трубы:

1. Металлические. Обладают максимальной механической прочностью. Отличаются значительной удельной массой, высокой трудоемкостью монтажа.
2. Цельнополимерные из полипропилена и сшитого полиэтилена. Не склонны к возникновению коррозии и накоплению внутренних отложений. Не проводят электрический ток. Длительное использование полимерных коммуникаций при температурах свыше +70°C приводит к снижению их расчетного срока эксплуатации в несколько раз.
3. Композитные. Их изготавливают из армированного стекловолокном либо алюминиевой фольгой полимера. Кратковременно способны выдерживать температуру +100°C (+110°C), однако, как и трубы из цельного полимера, ускоренно «стареют» под воздействием перегретого теплоносителя.

Важно! Выбирая трубы из того или иного материала необходимо учитывать сферу их применения (для основного контура или для теплого пола), схему разводки, условия эксплуатации, а также свои финансовые возможности.

Отопительные приборы

Передача энергии, произведенной котлом, в схемах водяного отопления частного дома происходит через тепловые приборы:

• радиаторы – стальные, чугунные, алюминиевые, биметаллические;
• конвекторы – приборы, нагревающие воздух в процессе его конвективной циркуляции. Преимущественно конвекторы изготавливаются в стальном исполнении;
• регистры из алюминиевых, стальных или чугунных труб большего, чем трубы подводящих коммуникаций, диаметра.

Не менее популярен сегодня и «теплый пол», обеспечивающий равномерный нагрев воздуха по всей квадратуре помещения или на его выделенной локальной площади.

Элементы запорно-регулирующей арматуры, безопасности и управления

Комплектация схемы водяного обогрева обязательно включает:

• краны и задвижки – для пуска/остановки потока жидкости;
• клапаны и вентили – для регулировки расхода теплоносителя;
• терморегуляторы – для установок температурных режимов;
• фильтры – для очистки оборотного теплоносителя от примесей;
• воздухоотводчики и краны Маевского — для сброса газовоздушных пробок.

По типу управления запорно-регулирующая арматура бывает механической или с сервоприводом, а по способу фиксации — муфтовой, фланцевой либо под приварку. Монтируя схемы обогрева в частном доме, зачастую устанавливают арматуру с резьбовым соединением.

Обязательным элементом системы выступает группа безопасности. Она размещается после теплогенератора на подающей магистрали. Группа составляется из манометра, предохранительного клапана и воздухоотводчика. Её задача – обеспечить в автоматическом режиме сброс избыточного давления и газовоздушной смеси. Если конструкция котла уже укомплектована группой безопасности, то её дополнительная установка не требуется.

Комфорт пользования, автоматизацию отопительной системы обеспечивают контроллеры и программаторы. Для подключения теплых полов применяются насосно-смесительные узлы и коллекторные распределители.

Система подпитки

При эксплуатации водяного отопления наблюдается постепенная убыль объема теплоносителя. Она происходит из-за протечек, испарения или сброса через аварийный клапан. Среди других причин потерь жидкости – удаление воздуха через кран Маевского или автоматический воздухоотводчик, проведение ремонтно-профилактических мероприятий.

Для восполнения объема теплоносителя используют систему подпитки. Её функции в закрытом контуре выполняет специальный клапан. А в сети отопления открытого типа жидкость также можно доливать через расширительный бак.

Теплоносители

При выборе теплоносителя обращают внимание на его теплоемкость, вязкость, химическую инертность и безопасность использования.

Вода. Наиболее доступный и недорогой вариант. Обладает высоким коэффициентом передачи тепла, малой химической активностью, позволяет легко регулировать температуру. Тем не менее, вода характеризуется относительно узким температурным диапазоном эксплуатации, закипая при +100°C и кристаллизуясь при +100°C. Оба пороговых состояния водяного теплоносителя способны привести к повреждению отопительной системы.

Антифризы. Отличаются низкой температурой замерзания (от -10…15°C и ниже). Практически на формируют солевых отложений. Антифризы выпускают на основе этиленгликоля или полипропиленгликоля, поэтому они стоят дороже воды. Смеси на основе этиленгликоля токсичны, поэтому не используются в системах открытого типа.

Виды схемы отопления, подходящие для частных домов

Однотрубная схема

Наиболее простая – самотечная с последовательным соединением радиаторов. При использовании схемы без насоса циркуляция теплоносителя происходит за счет разницы плотности нагретой и остывшей жидкости. Поэтому, чтобы обеспечить циркуляцию, трубопроводы прокладывают, соблюдая незначительные уклоны.

Самотечная однотрубная система энергонезависима. Однако не предусматривает возможность регулировки температуры радиаторов, а также нуждается в наличии разгонного коллектора в виде вертикального отрезка трубы.

По способу подключения различают однотрубные системы отопления со следующей разводкой:

1. Вертикальной. Не склонна к появлению воздушных пробок. Благодаря наличию стояков может использоваться для обогрева домов высотой в два или три этажа.
2. Горизонтальной. Применяется в одноэтажных домах значительной площади или в поэтажных разводках. Требует минимального количества труб. Отличается неравномерностью прогрева теплоносителя по длине контура.
3. Нижней. Схемы с такой разводкой предусматривают прокладку труб через подвальное помещение, что позволяет уменьшить потери тепла и снизить трудоемкость обслуживания системы.
4. Верхней. В этом случае подающий трубопровод монтируется под потолком или через помещение чердака. Система с верхней разводкой отличается хорошими гидродинамическими показателями и низким уровнем тепловых потерь.

Увеличение эффективности схемы водяного отопления частного дома обеспечивает установка циркуляционного насоса. Агрегат врезается на обратном отрезке трубы или магистрали перед отопительным котлом и размещается так, чтобы обеспечить свободный доступ к нему для ремонта или обслуживания.

Типовой однотрубной горизонтальной системой с циркуляционным насосом является схема на основе «ленинградки» с диагональным подключением радиаторов. Она может применяться для обогрева домов большой площадью. Наличие в ней запорных клапанов, а также монтаж байпасов позволяют ремонтировать каждый радиатор автономно.

Двухтрубная схема

Её конструкция предусматривает наличие подающего и обратного трубопровода. Она позволяет обеспечить равномерный прогрев всех батарей, отличается минимальными потерями тепла и позволяет использовать трубы небольшого диаметра. При сооружении двухтрубной системы отопления возможно последовательное и коллекторное (лучевое) подключение радиаторов.

Если для обогрева требуется контур большой протяженности, то его разделяют на две и более ветки. Каждая из них комплектуется выделенным циркуляционным насосом, поэтому требует квалифицированной балансировки перед вводом в эксплуатацию.

Подсоединение батарей к трубопроводам веток бывает нижним, боковым или диагональным. Наиболее эффективна установка радиаторов под окнами, где они выполняют функции тепловой завесы.

Если наряду с радиаторной системой для обогрева помещений проектируется «теплый пол», то он потребует установки насосно-смесительного узла. Такие узлы комплектуются системами подмеса теплоносителя из обратки через двух- или трехходовые клапаны. Подмес из обратки необходим, чтобы не превысить максимально допустимую температуру жидкости в контурах «теплого пола» +55°C. Популярные виды раскладок «теплых полов» указаны на фото.

Порядок проведения расчетов схем водяного отопления своими руками

Расчеты тепловых установок требуют от проектанта серьезного уровня подготовки. Однако в качестве любительского метода, можно порекомендовать следующие прикидочные способы:

• для определения мощность котла: вычисляют общий объем частного дома, суммируя объемы каждого из помещений. Следует учитывать кубатуру всех комнат, независимо от наличия или отсутствия в них радиаторов. Например, пусть объем дома 300 м 3 . Количество энергии, требуемое на обогрев 1 м 3 , зависит от региона. Для зданий на европейской части РФ необходимо 40 Вт/м 3 , на юге – 25 Вт/м 3 , на севере – 45 ВТ/м 3 . Поэтому для частного дома объемом 300 м 3 в Подмосковье понадобится котел мощностью 12 000 Вт. Прибавляя запас в 20% и переведя Вт в кВт, получаем 14,4 кВт;
• для вычисления количества секций батарей принимаются во внимание площади помещения и мощность (теплоотдача) одной секции. Мощность зависит от материала отопительного прибора (указывается в его паспорте). Далее следует разделить квадратуру каждого из помещения на значение паспортной теплоотдачи. Суммируя количество секций, к ним также добавляют небольшой запас по теплопроизводительности;
• насос для систем с принудительной циркуляцией подбирают с учетом протяженности трубопровода и сечения труб. Алгоритм их расчета подробно описан в рассказе на видео:

В заключение

Чтобы обеспечить настоящий тепловой комфорт при помощи водяной системы отопления, владельцу частного дома предстоит:

• составить его продуманную схему;
• выполнить грамотные расчеты, а лучше заказать их у профильного специалиста;
• правильно подобрать качественное оборудование и материалы;
• точно соблюдать технологию монтажа.

С некоторыми нюансам процесса создания схемы водяного отопления частного дома можно ознакомиться, посмотрев видео: