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

Самотечная система обогревания, достоинства и недостатки

В этом виде системы отопления частного дома горячая вода, подогретая внутри котла (обычно твердотопливного), движется наверх, после чего оказывается в отопительных батареях. От них тепло идет в помещение и снова направляется в обратный трубопровод. Из него уже попадает в нагревательный котёл. Постоянное движение нагретой воды обеспечивается необходимым наклоном подающего(прямого) трубопровода и обратки, а так же применением труб различного диаметра. Для подачи от котла используются трубы меньшего диаметра, а для обратки, трубопровода, в котором вода направляется в котёл, большего.

Самотечная схема разводки системы водяного отопления частного дома обладает специфическим устройством в виде открытого, соединённого с внешним пространством, расширительного бака, смонтированного вверху трубопровода. Бак предназначается для забора части воды при её нагреве, поскольку этот процесс сопровождается увеличением объема теплоносителя. Расширительный бак, заполненный водой, создаёт гидравлическое давление в системе отопления, нужное для движения жидкости.

При остывании воды её объем уменьшается. Часть жидкости из открытого бака снова поступает в систему трубопровода. При этом обеспечивается необходимая непрерывность циркуляции потока воды.

Самотечная система отопления имеет следующие преимущества:

• Равномерность распределения тепловой энергии
• Устойчивое действие
• Автономность от электросетей

У самотечной системы отопления есть и недостатки:

• Сложный монтаж. Требуется соблюдение угла уклона трубопроводов
• Значительная протяженность труб
• Потребность применения разнокалиберных труб
• Инерционная система. Она снижает степень управления отопительным процессом
• Потребность нагрева воды до относительно высокой температуры, что ограничивает использование полипропиленовых материалов для труб
• Значительный объем трубопровода
• Невозможность подключить «тёплые полы»

Трубы для разводки

Материал труб имеет важное значение при монтаже системы отопления. Довольно часто выбирают изделия из металлопластика, полипропилена, меди

Нередко используются оцинкованные трубы и модели из нержавейки.

Каждый тип труб заслуживает отдельного рассмотрения:

• Стальные изделия. Их сваривают друг с другом. Если трубы изготовлены из нержавейки или оцинковки, соединение элементов осуществляется на резьбу. Сложность монтажа таких изделия выше, чем в случае с трубами из других материалов. Это объясняет, почему для монтажных работ требуется вызвать профессионалов.
• Медные модели дольше служат. Подобные изделия способны выдержать существенное давление теплоносителя. Медные трубы спаивают друг с другом. Они используются довольно редко, поскольку стоимость материала высока.
• Полипропиленовые трубы. Материал отличается практичностью и дешевизной. Такие трубы могут быть армированы алюминием и стекловолокном. Соединяют их методом спайки. К преимуществам применения медных труб относятся дешевизна и легкость установки.
• Трубы из металлопластика. Если выбран этот материал, особых навыков для установки системы не потребуется. На внутренней поверхности труб не появляется осадка. Элементы системы соединяют фитингами. К недостаткам труб относят увеличение риска протечек с каждым годом.

Такие особенности выбора труб из различных материалов необходимо учитывать.

Как видно, существует множество особенностей создания разводки в частном доме. Это обусловлено различиями в площадях строений и их этажности

При выборе определенной схемы важно учитывать такие параметры. Установка системы отопления должна подчиняться заранее созданному плану разводки

При проектировании схемы лучше заручиться поддержкой профессионалов. Это поможет сделать систему отопления максимально эффективной.

Виды котлов и других водогрейных аппаратов

Эффективность работы отопления в частном доме зависит от установки, нагревающей рабочее тело (воду). Правильно подобранный агрегат вырабатывает количество теплоты, необходимое для радиаторов и бойлера косвенного нагрева (при наличии), экономно расходуя энергоносители.

Автономная водяная система может работать от:

• водогрейного котла, использующего определенное топливо — природный газ, дрова, уголь, солярку;
• электрокотла;
• печи на дровах с водяным контуром (металлической или кирпичной);
• теплового насоса.

Чаще всего для организации отопления в коттеджах применяют именно котлы – газовые, электрические и твердотопливные. Последние изготавливаются только в напольном исполнении, остальные теплогенераторы – настенном и стационарном. Дизельные агрегаты используются реже, причина – высокая цена горючего. Как правильно выбрать водогрейный бытовой котел, рассматривается в подробном руководстве.

Печное отопление, совмещенное с водяными регистрами или современными радиаторами – неплохое решение для обогрева дачи, гаража и небольшого жилого домика площадью 50—100 м². Недостаток — помещенный внутрь печки теплообменник нагревает воду бесконтрольно

Чтобы избежать закипания, важно обеспечить принудительную циркуляцию в системе

Современная гравитационная система без перекачивающего агрегата, работающая от водяного контура кирпичной печи

Тепловые насосы не получили широкого распространения на территории стран бывшего Союза. Причины:

• основная проблема — дороговизна оборудования;
• из-за холодного климата аппараты типа «воздух – вода» попросту неэффективны;
• геотермальные системы «земля – вода» сложны в монтаже;
• электронные блоки и компрессоры тепловых насосов весьма дороги в ремонте и обслуживании.

Из-за высокой цены срок окупаемости агрегатов превышает 15 лет. Но эффективность установок (3—4 кВт теплоты на 1 затраченный киловатт электроэнергии) привлекает мастеров – умельцев, пытающихся собрать самодельные аналоги из старых кондиционеров.

Как своими руками изготовить простейший вариант теплового насоса, смотрите на видео:

Watch this video on YouTube

Выбираем оборудование для отопления в частном доме

Самое главное оборудование, которое должным образом обеспечивает водное отопление в частном доме, — это котел.

Также учитывается и то, что высота потолков берется не больше 3-х метров. Кроме того, учитывается и объем помещения, уровень утепления самого дома, размеры окон и дополнительные потребители тепла.

Так, при площади, которая отапливается, мощность котла будет равняться:

• 60 – 200 кв.м. – до 25 кВт;
• 200 – 300 кв.м. – 25-35 кВт;
• 300 – 600 кв.м. – 35-60 кВт;
• 600 – 1200 кв.м. – до 100 кВт.

Чтобы оборудовать водяное отопление на даче или в частном доме, то можно подобрать электрический котел при площади 30-1000 кв.м. мощностью 3-105 кВт. Но электрокотлы имеют недостатки – высокая стоимость электроэнергии, постоянные перебои и перепады электроэнергии, недостаточная ее мощность.

Электрический котел

Также тщательно нужно выбирать и трубопровод. Используются трубы из разных материалов, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. В былые времена самыми распространенными были трубы из стали. Но сегодня они применяются уже реже. Ведь такие трубы более подвержены процессам коррозии.

Также набирают популярность медные трубы. Они способны вынести высокие температуры, сами по себе – долговечны, поэтому трубы из меди являются самыми надежными. Но и стоят они недешево. Кроме того, в последнее время все чаще можно встретить водяное отопление в деревянном доме с полимерными трубами. Такие трубы делаются из металлопластика или пропилена (с участием алюминия). Трубы из таких материалов прочны, стойки к коррозии, внутри их не откладывается осадок. Но они имеют достаточно высокий коэффициент расширения при нагревании.

Обвязка котла медными трубами

Однотрубная система

И самое распространенное из тех мифов — об однотрубной схеме отопления. Теплоноситель направляется в радиаторы и обратно по одной трубе и многие люди полагают, что это идеальный вариант для небольшого дома, так как дешевле в обслуге, нежели другие вариации. Но это не так.

В виду того, что все батареи подключены к одной трубе, ощутимо падает КПД, и радиатор в конце цепочки существенно отличается по температуре от тех, что в начале. Это ведёт к вынужденному увеличению мощности котла и, как следствие, к повышению расхода топлива.

Тем не менее, эта схема остается популярной в силу дешевизны самой установки. Малое количество конструктивных элементов позволяет сэкономить на материалах, а в небольших помещениях потери по температуре в крайних точках контура не так важны, они нивелируются естественной циркуляцией воздуха.

Варианты монтажа контура

Магистральный трубопровод, транспортирующий теплоноситель, может не только иметь различные конфигурации, называемые разводкой, но и по-разному монтироваться.

Выбирая вариант монтажа, следует учитывать эстетическую, энергетическую и экономическую целесообразность.

Монтаж магистрали может быть выполнен двумя способами: открытым или скрытым:

• Открытый способ монтажа проще и дешевле – контур прокладывается в соответствии с выбранной схемой разводки, а из дополнительных работ требуется только закрепить трубы, чтобы предотвратить их деформацию. Кроме того, магистраль в этом случае помимо транспортировки теплоносителя выполняет и теплоотдающую функцию, то есть дополнительно обогревает помещения. При этом оставленный на виду трубопровод портит интерьер, он не защищен от внешних повреждений и сам является источником опасности: об него можно обжечься, оставленные вблизи горючие материалы могут воспламениться, а в случае порыва трубопровода возможны не только повреждения внешней и внутренней отделки помещения, но и есть опасность получения травм.
• Монтаж трубопровода скрытым способом предполагает прокладывание труб в каналы, выполненные в стене, полу, под плинтусом или за подвесным потолком. Упрощенный вариант – изготовление фальш-стены или применение коробов и различных накладок на трубы. Монтаж скрытым способом обеспечивает безопасность и выглядит более эстетично.

Сравнение затрат различных отопительных систем

Зачастую выбор определенной системы отопления основывается на стартовой стоимости оборудования и его последующего монтажа. Опираясь на этот показатель, получаем следующие данные:

• Электричество. Первоначальные вложения до 20000 рублей.
• Твердое топливо. Покупка оборудования потребует от 15 до 25 тысяч рублей.
• Котлы на жидком топливе. Установка обойдется в 40-50 тысяч.
• Газовое отопление с собственным хранилищем. Цена 100-120 тысяч рублей.
• Централизованная газовая магистраль. За счет высокой стоимости проведения коммуникации и подключения стоимость превышает 300000 рублей.

Монтаж радиаторов

Радиаторы должны устанавливаться в местах с наибольшим перепадом температуры, то есть возле окон и дверей. Располагать обогреватель под окном необходимо таким образом, чтобы их центры совпадали. Расстояние от прибора до пола должно быть не менее 120 мм, до подоконника – 100 мм, до стены – 20-50 мм.

Монтаж батареи к трубопроводу осуществляется при помощи фитингов (уголок, муфта комбинированная с резьбой) и крана шарового «американка», методом пайки или сварки. На одно из других отверстий устанавливается воздуховыпускник (кран Маевского), оставшееся отверстие закрывается заглушкой.

Перед заполнением системы проводят первый пробный пуск для ее прочистки и проверки на наличие утечек. Воду следует оставить на несколько часов, затем слить. После этого вновь заполнить систему, повысить давление при помощи насоса и выпустить воздух из радиатора до появления воды, затем включить котел и приступать к отоплению помещения.

Распространенные ошибки при монтаже: неправильное размещение конвектора (близкое расположение к полу и стене), несоответствие количества секций обогревателя и типа подключения (боковой тип подключения для батарей с количеством секций более 15) – в этом случаев прогрев помещения будет осуществляться с меньшей теплоотдачей.

Выплескивание жидкости из бачка свидетельствует о ее переизбытке, шумы в циркуляционном насосе о наличии воздуха – данные проблемы устраняется при помощи крана Маевского.

Схемы монтажа системы отопления в частном доме

На практике применяются два вида систем – схем (или видов разводки труб), а именно:

Каждая из них имеет свои преимущества, недостатки и используется в разных случаях.

Однотрубная система

Этот тип разводки более дешевый и простой. Система строится в виде кольца – все батареи соединяются последовательно друг с другом, и горячая вода движется от одного радиатора к другому, затем попадает снова в котел.

Как видно на рисунке, все батареи соединены последовательно, а теплоноситель проходит каждую из них.

Эта схема отопления весьма экономична в своем исполнении, ее просто монтировать и проектировать. Но в ней присутствует один существенный недостаток. Он настолько весомый, что многие отказываются от такой разводки и предпочитают более дорогую и сложную – двухтрубную. Проблема в том, что по мере продвижения теплоносителя он будет постепенно остывать. До последней батареи вода будет поступать чуть теплой. Если же увеличить мощность котла, то первый радиатор будет слишком сильно нагревать воздух. Такая неравномерность распределения тепла и заставляет отказываться от простой и дешевой однотрубной системы.

Можно попробовать выйти из сложной ситуации, увеличив количество секций последнего радиатора, но и это не всегда эффективно. Отсюда напрашивается вывод, что однотрубную разводку можно использовать в том случае, когда количество соединенных последовательно батарей составляет не более трех.

Некоторые выходят из ситуации следующим образом: подключают к котлу насос, тем самым заставляя воду двигаться в принудительном порядке. Жидкость не успевает остывать и проходит через все радиаторы, почти не теряя температуры. Но и в этом случае вас ждут некоторые неудобства:

• насос стоит денег, а значит, растут затраты на установку системы;
• увеличивается потребление электроэнергии, так как насос работает от электричества;
• если отключат электричество, то не будет давления в системе, а значит, не будет и тепла.

Вывод. Однотрубная система эффективна лишь для маленьких домиков с 1-2 комнатами, где используется небольшое количество радиаторов. Несмотря на свою простоту и надежность, она не оправдывает себя в загородных домах, где нужно устанавливать более трех радиаторов на всю жилую площадь.

Двухтрубная система

Горячая вода подается по одному трубопроводу, а остывшая – по другому. Таким образом обеспечивается равномерное распределение тепла по всем батареям.

Такая разводка отопления в частном доме будет намного эффективнее и лучше однотрубной. Хотя она и дороже в исполнении, и сложнее в монтаже, но позволяет равномерно распределять тепло по всем батареям, что поможет создать комфортные условия. В отличие от однотрубной, в этой разводке труба с горячей водой подводится под каждый радиатор, а остывшая жидкость спускается по обратной линии в котел. Так как теплоноситель подается сразу на все батареи, то и последние нагреваются одинаково.

Эта система не намного сложнее первой, придется покупать большее количество материалов, так как подводить трубы придется к каждому радиатору.

Двухтрубная система может работать по двум схемам:

Лучевой вариант разводки более старый. В этом варианте подающая труба устанавливается в верхней точке дома, после чего делается разводка труб на каждую батарею. Благодаря такой конструкции схема и получила название – лучевая.

Первая схема работает следующим образом: на чердаке необходимо установить коллектор (специальное устройство, состоящее из множества труб), который распределяет теплоноситель по трубам отопления. В этом же месте нужно установить запорную арматуру, которая будет отсекать контуры. Такая конструкция достаточно удобная, она облегчает ремонт всей линии и даже отдельного радиатора. Схема хотя и надежна, но у нее есть один существенный недостаток – сложный монтаж с большим количеством материалов (запорные арматуры, трубы, датчики, устройства контроля). Коллекторная схема разводки труб отопления схожа с лучевой, но более сложная и эффективная.

В отличие от однотрубной системы, двухтрубная не нуждается в дополнительной принудительной циркуляции теплоносителя. Она и без насоса показывает высокую эффективность.

Выбор отопления в двухэтажный дом

Чтобы верно подобрать схему, нужно учитывать множество факторов:

• предпочитаемый вид топлива или энергоносителя;
• величину отапливаемой площади;
• надежность электроснабжения в вашей местности;
• бюджет, выделяемый на закупку оборудования и монтаж;
• материал, из которого построено здание;
• сложность прокладки труб;
• прочие условия.

Как уже говорилось, первое место во всех отношениях занимает двухтрубная система закрытого типа с мембранным расширительным баком. В двухэтажном коттедже средней площади (до 300 м²) вам хватит диаметра труб 20—25 мм, которые при желании нетрудно провести скрытым способом. Разве что в начале схемы придется поставить трубопровод Ø32 мм.

Предлагаем еще несколько рекомендаций по выбору отопительной схемы для дома в 2 этажа:

1. При частых и длительных отключениях электричества нужно задуматься о монтаже открытой самотечной системы и установке напольного котла, способного работать автономно. Покупка блоков бесперебойного питания или генераторов не всегда оправдана.
2. В тех же условиях нельзя монтировать напольные сети, подключаемые к гребенке. Без насоса они работать не смогут.
3. В здании с печным отоплением лучше задействовать разводку с естественной циркуляцией и открытым расширительным баком. Как самостоятельно сделать водяной контур в печке, рассказывается в этой инструкции.
4. Чтобы организовать обогрев теплыми полами без радиаторов от твердотопливного котла, придется ставить буферную емкость и смесительный узел, что не всем доступно. Дешевле сделать высокотемпературную радиаторную сеть и подсоединить по двухтрубной схеме. Блок резервного питания для насоса в этом случае обязателен.
5. Ленинградку применяйте в домах малой площади (до 150 м²), причем делайте ее с принудительной циркуляцией. Если размеры здания больше, а вам нужна самотечная система, то смело монтируйте вертикальные стояки с верхней подачей теплоносителя и открытым бачком, установленным на чердаке.

Существует 2 способа удешевления закупки оборудования для теплых полов. Первый – установка вместо смесительного узла гребенки термоголовок RTL, показанных на фото. Они ставятся на коллектор обратной воды и регулируют расход в каждом контуре по температуре теплоносителя.

Второй вариант – использование настенного газового котла, способного поддерживать температуру на выходе до 50 °С. Правда, в таком режиме работы он станет расходовать больше газа и быстрее засоряться от сажи.

Подробный разбор различных систем отопления для двухэтажных частных домов смотрите в последнем видео:

Двухтрубная разводка

Такие системы могут обладать не меньшей эффективностью, чем однотрубные. Этот способ подходит при обогреве домов с одним и двумя этажами. Его отличие в том, что температуру можно самостоятельно менять в любом помещении.

Другой особенностью системы двухтрубного типа является тот факт, что прямой и обратный контуры отделены друг от друга.

Нагретая жидкость подается в систему по подающим каналам. Через входные трубы вода начинает идти к батареям. Ее можно провести и к теплым полам. После остывания жидкости она автоматически выводится обратно. У подобных систем существует одна положительная особенность – как вода будет проходить к определенным батареям, можно регулировать вручную.

Верхняя разводка может быть незаметной, если монтировать трубы над дверными проемами и закрывать их декоративными элементами. При этом трубы будут замаскированы максимально.

Недостатком верхней разводки можно считать тот факт, что, кроме установки труб, необходимо монтировать мембранный расширительный бак. Выполняется такая работа легко, но средств для этого потребуется больше.

Если система монтируется в здании с двумя этажами, можно монтировать открытый бак. Однако его можно поместить только на чердак. При нижней разводке трубы будут расположены ниже подоконника.

Данный способ немного сложнее в плане реализации, поскольку, кроме установки труб, придется провести монтаж открытого расширительного бака. Его необходимо устанавливать выше размещения прямых труб.

Вертикальная схема с верхней разводкой

При выборе такой модели теплоноситель будет идти на чердак от отопительного прибора. Затем жидкость поступает ко всем батареям в доме.

Внимание! Не допустить завоздушенности системы можно, время от времени удаляя воздух. Для этой цели необходимо установить расширительный бак.. Подобные схемы более эффективны нижней разводки

Обусловлено это большим давлением, которое подается по стоякам

Подобные схемы более эффективны нижней разводки. Обусловлено это большим давлением, которое подается по стоякам.

Нижняя разводка вертикального типа

Двухтрубная система отопления с нижней разводкой создается последовательно:

• По полу подвала или первого этажа необходимо провести магистральный трубопровод. Он будет брать свое начало у котла.
• По магистральной трубе необходимо провести вертикальные трубы, за счет которых будет обеспечиваться перемещение теплоносителя к батареям.

Когда проектируется схема двухтрубной системы отопления с нижней разводкой, необходимо определиться, как будет выводиться воздух из трубопровода. Это требование можно удовлетворить, если установить воздушную трубу и расширительный бак.

Горизонтальная система

Довольно популярен горизонтальный вариант разводки, в которой теплоноситель циркулирует принудительно. Существует несколько схем:

• Тупиковая. К преимуществам этих систем можно отнести экономию при расходе труб. В число недостатков включена слишком большая длина контура. За счет этого существенно затрудняется регулирование работы системы в целом.
• Попутное продвижение теплоносителя. Каждый циркуляционный контур обладает равной длиной, за счет чего регулировка системы выполняется просто и легко. Недостаток такой системы – слишком высокий расход труб. Помимо этого, интерьер комнат при установке такой системы портится.
• Лучевая или коллекторная разводка труб отопления в частном доме. Каждая батарея подсоединена к центральному коллектору. За счет этого распределение тепла осуществляется равномерно.

При установке лучевой системы придется потратиться на трубы.

Виды отопительных систем

Практика показывает, что большинство домовладельцев выдвигает к системе отопления двухэтажного дома 3 основных требования:

1. В доме всегда должно быть тепло.
2. Минимальный расход энергоносителей – природного газа, дров, электричества и так далее.
3. Красота. Трубы, арматуру и приборы обогрева желательно убрать с глаз, чтобы не портили интерьер.

Требования перечислены в порядке важности с точки зрения пользователей. О стоимости монтажа мы поговорим в процессе рассмотрения систем

Пожелания вполне понятны, но их следует увязать с техническими возможностями. Например, в отдаленных регионах случаются перебои с подачей электроэнергии либо отсутствует магистральный газ. Отсюда совет: сначала определите основное топливо и резервный энергоноситель, подберите котел и отопительные приборы. Отразите пожелания на бумаге – набросайте своими руками черновой проект.

Далеко не всегда хозяин дома может сам обустраивать инженерные сети – разрабатывать схемы, монтировать оборудование и трубы. В таком случае есть смысл обратиться к специалистам инженерной фирмы, которая занимается перечисленными работами. Например, в центральном регионе РФ услуги по установке котлов и монтажу систем отопления оказывает компания «ТеплоМосква».

Такой основательный подход позволит смонтировать схему отопления двухэтажного дома, которую не придется переделывать впоследствии. На выбор есть 5 вариантов систем:

• самотечная (она же – гравитационная и конвекционная);
• однотрубная;
• двухтрубная;
• лучевая (иначе – коллекторная);
• водяные контуры напольного обогрева, называемые теплыми полами.

Пример чернового проекта отопления 2-этажного особняка

Указанные системы допускается комбинировать друг с другом. К примеру, на первом этаже сделать теплые полы, а на втором собрать лучевую схему. Теперь подробно рассмотрим каждый вариант по отдельности.

Какую систему отопления выбрать?

Однотрубную схему даже не стоит рассматривать при проживании в современном мегаполисе, где практически не осталось зданий с проблемами энергоносителей. Экономия денег также не должна быть причиной выбора устаревших технологий проектирования систем отопления. Такой вариант подойдет лишь в далеких от города конструкциях, например, на даче (не современной).

Лучшая разводка в доме — это двухтрубная лучевая. Высокая стоимость установки такой системы более чем оправдана. Надежность и поддержание оптимального уровня тепла в помещении превыше всего.

Стоит также отметить, что перед установкой подогрева пола, необходимо провести расчет и сбалансировать уровень притока тепла и его потерь из-за специфики здания. Таким образом, можно выяснить, хватит ли стандартного обогрева или необходимо дополнительно установить радиаторы.

Выбор схемы

Выбор разводки труб зависит от системы подключения: однотрубная и двухтрубная, и способу циркуляции воды в трубах: естественное и принудительное (при помощи циркуляционного насоса).

Однотрубная — основывается на последовательном подключении радиаторов. Горячая вода, нагретая при помощи котла, по одной трубе проходит через все обогревательные секции и заходит обратно в котел. Типы разводки для однотрубной схемы: горизонтальная (при принудительной циркуляции воды) и вертикальная (при естественной или механической циркуляции).

Труба при горизонтальной разводке устанавливается параллельно полу, радиаторы должны располагаться на одном уровне. Жидкость подается снизу, выводится аналогично. Циркуляция воды осуществляется при помощи насоса.

При вертикальной разводке, трубы располагаются перпендикулярно полу (вертикально), нагретая вода подается вверх, а затем по стояку спускается к радиаторам. Вода циркулирует самостоятельно, под воздействием высоких температур.

Двухтрубная система базируется на параллельном присоединении радиаторов к цепи, то есть горячая вода индивидуально поставляется к каждой батарее по одной трубе, а выпуск воды производится по второй. Типы разводки – горизонтальная или вертикальная. Горизонтальная разводка осуществляется по трем схемам: проточная, тупиковая, коллекторная.

Подключение конвекторов к отопительной системе выполняется следующими приемами: нижнее, верхнее, одностороннее и диагональное (перекрестное). От плана установки батареи зависит циркуляция жидкости внутри него.

Для однотрубной и двухтрубной систем вертикальная разводка преимущественно используется для домов, содержащих два и более этажа.