Как спроектировать систему отопления – подбор параметров

При создании системы отопления в частном доме «с нуля» важно не ошибиться с ее параметрами, правильно подобрать к условиям котел, схему разводки, радиаторы и др. Можно прибегнуть к помощи специалистов, или проектных организаций, но придется оплачивать их труд. Можно сделать все своими руками.

Рассмотрим насколько сложно спроектировать систему отопления самостоятельно и можно ли воспользоваться приблизительными расчетами? Что нужно учесть при создании отопления в доме самостоятельно

Можно ли рассчитать систему отопления

При создании системы отопления главное ответить на множество технических вопросов о параметрах для конкретного дома. Например: мощность котла, скорость движения жидкости, размещение радиаторов, мощность каждого радиатора, материал труб, их размещение, диаметр участков труб, вид запорной арматуры…

Ответить на все эти вопросы и другие подобные, поможет тепловой и гидравлический расчет.

Нам нужно определиться — сколько потребуется энергии для отопления конкретного дома и каждой комнаты в нем.
А затем исходя из этого, посчитать сколько жидкости (теплоносителя) в минуту и какой температуры подать в каждую комнату, подобрать радиаторы и рассчитать диаметры труб и т.п. и т.д.

Но сделать это непросто. Подобные расчеты делают специалисты, а расчеты с ответственностью за их результаты делают только проектные организации имеющие лицензию. А такой расчет влетит в копеечку.

Можно, конечно, воспользоваться программами доступными в сети интернет и сделать какие-либо расчеты самостоятельно, но где гарантия, что там не будет ошибки, если его делает не специалист теплотехник?

Данные для расчета собрать не получится

Сбор исходных данных для расчета — непосильная для пользователя задача. Какой воздухообмен в доме? Сколько энергии приходит с солнечным светом? Какая влажность конструкций? и др. Расчеты на специальных программах будут отражать реальность лишь приблизительно, не точнее, чем расчет в одно действие.

Да и результаты расчетов в итоге сводятся к тому, что предстоит выбрать ту или иную модель котла, имеющие конкретные характеристики, трубопровод с фиксированными диаметрами, например 20 мм или 25 мм, количество секций на радиаторе…. Т.е. данные расчетов нужны лишь для выбора того, что есть в продаже.

Можно пойти другим путем — воспользоваться приблизительными прикидками и опытом проектирования и эксплуатации систем в подобных условиях. Ведь эти условия сходные и часто повторяются и выбор уже наверняка не однократно делался.

Ошибки при проектировании отопления

Как известно, ошибки в прикидках системы отопления «на глазок» не носят критического характера в подавляющем большинстве случаев. Возможны небольшой перерасход средств или несбалансированность системы.

Но чаще, к примеру, газовый котел «обычной» для данного дома мощности, гонит своим встроенным насосом со стандартной скоростью воду по трубам «типичного» сечения, на «стандартные » для данных комнат радиаторы, которые расположены «как положено» и подсоединены по «типовой» параллельной двухтрубке.

И ничего особенного в этом нет – в итоге отличная система и работает как положено. А то что, к примеру были излишние затраты на мощность радиаторов, которая на 30% больше чем нужно, то это уже мало кого интересует вообще…

В прикидках «на глазок» упущением будет недобрать мощности. Вот тогда будут проблемы — котел работает на пределе, в помещении холодно, придется все переделывать. Но проблема недобора мощности, возможно, решается утепление здания.

Утеплить здание заранее

Прежде чем пытаться заниматься отоплением, нужно хотя бы в общих чертах определить как здание утеплено и сколько оно теряет энергии. Например, по самой грубой шкале:

• утеплено в соответствии с нормативом, теплопотери минимальны;
• утеплено почти нормально;
• слегка утеплено, например, имеются стены из пенобетона и пластиковые окна, а остальное не утеплено;
• совсем не утепленное.

Определиться с утепленностью здания не сложно, определяя приблизительно сопротивление теплопередаче каждой ограждающей конструкции и сравнивая их значение с нормативным требованием СНиП 23-02-2003 «ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ». Это заменит собой основу теплового расчета. Примерное сопротивление теплопередачи очень просто рассчитать по виду материала и его толщине.

После вывода о степени утеплении здания можно принимать решение о том, каким же способом сделать температуру в комнатах приемлемой – утеплять дальше или монтировать мощнее отопление.

Какие параметры выбрать

Для примера, речь идет о здании, которое утеплено «хорошо» .

Тогда необходимый расход энергии — 1 кВт на 10 м кв, следовательно, для дома площадью 150 м кв — мощность котла 15 кВт. Далее, берется 20% запаса, принимается котел мощностью 18 кВт.

Но такие дома до сих пор встречаются не часто. Обычно дом «недоутепленный», ведь срывать полы и утеплять фундамент, к примеру, «никто не собирается». Тогда прибавляем уже «на глазок» 15% мощности и считаем, что 22 кВт котел подойдет.

Суммарная мощность радиаторов выбирается большей мощности котла процентов на 20. Далее эта мощность распределяется по комнатам.

Как воплотить в жизнь принятые решения по мощности, какие выбрать трубы, радиаторы, как их распределить и как решить множество других технических вопросов, можно узнать и на данном ресурсе.

Далее вкратце рассмотрим выбор основных параметров системы отопления – способ движения теплоносителя и схему разводки трубопроводов.

Самотечное отопление или с принудительной циркуляцией — что выбрать

• Самотечная – не требует электроэнергии. Но ее мощности не хватает для больших площадей, она гораздо дороже в создании из-за низкого размещения котла (ниже радиаторов) и большого диаметра труб, для обеспечения наименьшего гидравлического сопротивления.
• Принудительная – рекомендуется специалистами, как наиболее простая, дешевая. Но требует установку электрогенератора, на случай прекращение электроснабжения.

До сих пор не редко для небольших домов делают самотек, отчасти и «по привычке», ведь раньше эта система была основной, и работала всегда отлично.
Что именно выбрать зависит от площади (самотек плохо работает если на этаж более чем 150 м кв.), и стабильности электроэнергии.

Схема отопления

Существуют два основных типа системы отопления — однотрубная и двухтрубная.

• В однотрубной теплоноситель движется по кольцу, состоящему из одной трубы, к которой последовательно подключены радиаторы.
• В двухтрубной системе горячий теплоноситель подается к радиаторам по одной трубе, а охлажденный отводится к котлу по другой.

Однотрубной системе присущи два больших недостатка, поэтому в частном строительстве она применяется редко, несмотря на незначительную экономию труб.

Недостатки следующие. Теплоноситель остывает, поэтому последний радиатор значительно холоднее первого. Поэтому система не может быть протяженной, применима в небольших домах, а последние радиаторы должны быть большей мощности для выравнивания тепловой отдачи.

Изменение параметров работы одного радиатора влияет на другие. Сложно настроить отбор необходимой тепловой мощности для каждого радиатора.

Двухтрубные системы

Различают несколько видов двухтрубных схем включения радиаторов.

• Последовательная (попутная схема) – все радиаторы одного этажа подключаются к одному подающему трубопроводу и к одной обратке. Схема наиболее стабильная, не требует регулировок, применима в самых больших домах.
• Тупиковая (крыльевая схема) – все отопление разбивается на несколько плечей состоящих из двух трубопроводов — подачи и обратки, между которыми подключены параллельно радиаторы. Схема отлично работает в небольших домах, при условии равенства плечей.
• Лучевая (коллекторная схема) — от коллектора отходят пары трубопроводов на каждый радиатор. Имеется недостаток в сложности прокладке труб, и сложности настройки распределения в коллекторе. Но системой можно оперативно управлять из одного места, а все трубы небольшого диаметра. Применяется при условии установки коллектора в центре и равенства всех подключений.

Обычно для частного дома выбирают попутку, если дом большой. Или тупиковую с разбивкой отопления на 2 или несколько одинаковых плечей для небольшого дома, что позволяет снизить диаметры основных трубопроводов.

Как видим, разобраться в выборе основных параметров системы отопления не так уж и сложно. Сделанные решения определяют и выбор всех технических средств системы отопления.

Алгоритм подбора оборудования для системы отопления

Водяная система отопления является сегодня наиболее распространенной. А потому и оборудования для нее представлено огромное количество и в любом ценовом сегменте. Исходя из сказанного выше, сфокусируем свое внимание на системе водяного (жидкостного) отопления, тем более, что здесь есть о чем поговорить: нюансов и тонкостей, которые нужно учесть для того, чтобы система была эффективна, великое множество.

Сначала проект

Эффективной системой отопления можно назвать ту систему, благодаря которой теплообмен между водой и воздухом производится в кратчайшие сроки и с наименьшим расходом энергии. Это напрямую зависит от того, насколько грамотно выполнен проект, подобрано оборудование, а энергия, потраченная на побочные цели (нагрев воздуха в котельной, дымохода и воздуха в нем и пр.), ничтожна мала.

Не последнюю роль в этом вопросе играет и теплоизоляция дома. Если она выполнена хорошо, то при правильно спроектированной системе температура воды на выходе и температура воды на входе котла будут мало отличаться друг от друга, а значит, энергия будет тратиться не на прогрев жилища (стен, пола и пр.), а только на компенсацию теплопотерь в самой системе. Конечно, это идеальный вариант, но именно к нему и нужно стремиться. Остановимся лишь на некоторых аспектах, которые позволяют сделать систему отопления не только эффективной, но и экономичной.

Открытая или закрытая система?

Система жидкостного отопления может быть закрытого или открытого типа. В систему закрытого типа всегда включен циркуляционный насос, система открытого типа может работать и без него. Что же собой представляют эти системы, и какая из них будет работать более эффективно? В системе открытого типа вода может двигаться с помощью естественной циркуляции.

Процесс происходит примерно следующим образом: вода нагревается в котле, расширяется и поднимается по одним трубам: образовавшиеся при расширении воды излишки попадают в бак открытого типа (без крышки, поэтому система и названа открытой). Затем нагревшаяся вода с помощью гребенки распределяется по другим трубам и попадает в радиаторы. Отдавая свое тепло, вода уменьшается в объеме и опять оказывается в котле. Контур завершен.

В такой системе теплоноситель движется очень медленно, а потому в котел вода попадает значительно остывшей, и чтобы повторить процесс, котлу приходится «работать» в усиленном режиме. Отсюда и большой расход энергии. Решить проблему помогает установка в системе циркуляционного насоса, который «проталкивает» воду в систему, даже если она еще незначительно прогрелась, но зато бежит по трубам постоянно и не успевает остывать за то время, пока проходит по контуру. Кроме того, использование циркуляционного насоса позволяет устанавливать трубы меньшего диаметра, и в этом тоже есть своя экономия. Причем она не только определяется стоимостью труб. Дело в том, что при использовании труб меньшего диаметра мы уменьшаем теплопотери через их поверхность, воду становится легче и быстрее нагревать, а значит, сокращаются расходы на топливо.

Плюсом системы открытого типа с циркуляционным насосом является и то, что хотя насос «питается» от электричества, система будет функционировать даже в случаях с его перебоями, просто менее эффективно. А вот в системе закрытого типа (она называется так из-за того, что в ней используется мембранный расширительный бак закрытого типа) без циркуляционного насоса не обойтись. У такой системы также есть свои плюсы, например, бак не требуется поднимать на значительное расстояние над уровнем труб (например, на чердак), что позволяет сэкономить на материалах. Однако в случае отключения электричества, если в доме не предусмотрено устройство бесперебойного питания, система закрытого типа просто остановится.

Разводка труб

Что же касается схемы разводки труб, то более удобный вариант – двухтрубная разводка. От однотрубной она отличается тем, что радиаторы соединяются друг с другом не в последовательную цепочку, а к каждому обогревательному прибору подходят две трубы – прямая и обратная, что позволяет регулировать теплоотдачу каждого отдельного радиатора. Это можно делать вручную с помощью запорной арматуры, терморегуляторов с термостатической головкой (принцип их действия основан на физическом свойстве различных веществ изменять свой объем в зависимости от нагрева или охлаждения) или терморегуляторов с электроуправлением (в них при изменении объема чувствительного элемента происходит размыкание и смыкание контакта).

Существуют и программируемые термостаты, которые позволяют устанавливать различные режимы работы в зависимости от времени суток. Несмотря на то, что приобретение подобного оборудования и его установка увеличивают затраты на саму систему отопления, использование термостатов позволяет в дальнейшем экономить часть расходов на отопление.

Как правило, двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией обойдется в 1,5-2 раза дороже, чем однотрубная с естественной циркуляцией.

Котел и топливо

Когда говорят о подборе оборудования, первый вопрос, который задают специалисты, – на каком виде топлива оно будет работать. Вместе с тем, этот выбор основывается на возможности и удобстве использовать тот или иной вид топлива. В тех случаях, когда к дому подведен газ, выбор очевиден. Его стоимость на сегодняшний день ниже, чем стоимость электричества или жидкого топлива.

Если речь идет о котле с открытой камерой сгорания, потребуется отдельное помещение для его установки (причем к нему предъявляются достаточно жесткие требования у газовых служб – по площади, вентиляции и пр.), необходимо обустройство дымохода.

КПД большинства газовых котлов примерно 90%, хотя конденсационные котлы нередко представляются производителями как выдающие больше 100% КПД. Дело в том, что принцип работы любого конденсационного котла основан на использовании тепла, которое отдает водяной пар при конденсации, что позволяет говорить о более высоком КПД конденсационного котла.

Безусловно, стоимость зависит, и от фирмы-производителя, и от набора функций. Поэтому разбег цен на газовые котлы достаточно велик. Так, котлы белорусского производства стоят от 500 долларов. Например, двухконтурные котлы Victory с закрытой камерой сгорания. Они могут быть как с одним теплообменником – битермическим, так и с двумя. В модельном ряду эту разницу можно узнать по названию модели. Например, АОГВ 24Т – это двухконтурный котел с битермическим теплообменником, а АОГВ 24 ТМ – двухконтурный с двумя теплообменниками.

Цены на немецкие и итальянские котлы, например, Vailant, Weissmann, Bosch, Ferolli, Baxi, Beretta стартуют от 800 долларов. Кстати, наличие некоторых функций (например, встроенной системы программирования) позволяет в дальнейшем экономить расходы на отопление, не говоря уже об увеличении комфорта проживающих.

В среднем же, в отопительный сезон за газ хозяин дома 200 м 2 заплатит около 250 000 -500 000 тысяч рублей в месяц (при тарифе 623 рубля за м 3 ). Разбежка в стоимости зависит от особенностей здания, наличия автоматики регулирования и программирования у котла и обогревательных приборов, эффективности всей отопительной системы в целом. Посмотреть актуальные тарифы на газ можно здесь .

Электрические котлы несколько дешевле газовых, но отапливать ими дом большой площади – дело расточительное, даже несмотря на то, что КПД электрических котлов – около 98%. Для электрического котла не требуется отдельное помещение и не нужно делать дымоход. Однако прежде чем принять решение об установке электрического котла, стоит выяснить, выделят ли вашему дому необходимые мощности – в некоторых случаях этой возможности просто нет. Посмотреть актуальные тарифы на электроэнергию можно здесь.

В последнее время владельцы частных домов все чаще обращают свой взгляд в сторону твердотопливных котлов. Особенно на модели с автоматической загрузкой топлива. Такие котлы отапливаются древесными гранулами – пеллетами. Как правило, хозяева закупают пеллеты сразу на весь отопительный сезон. Главный плюс системы отопления с пеллетным котлом – в возможности создать абсолютно автономную систему. Для установки и эксплуатации не нужно обращаться во всякие «разрешительные» организации. Пепел и зола, получаемые при сгорании пеллет, составляют менее 1%, поэтому нет необходимости постоянной очистки топки котла. Правда, стоимость такого котла достаточно высока – от 3 500 долларов. В некоторых случаях это единственно целесообразный выход из положения.

Как не допустить ошибок

Каковы основные ошибки, которые допускаются при обустройстве отопления и ведут к удорожанию расходов на эксплуатацию и оборудование? В первую очередь, это неграмотно выполненный проект или его отсутствие. Особенно важен проект, если речь идет о системе отопления в большом доме не с одним источником энергии, с несколькими контурами отопления (радиаторное, теплый пол и пр.), а не о маленьком дачном домике. Грамотные проектировщики рассчитают систему исходя из множества данных, среди которых: площадь обогреваемого здания, его ориентация по сторонам света, материал и конструкция стен, перекрытий, кровли, тип остекления и пр.

Впрочем, нередко можно услышать о так называемых упрощенных расчетах, согласно которым, например, мощность котла для дома площадью 100 м 2 должна быть около 10 кВт. А вместе с тем для обогрева этого строения может быть достаточно и котла мощностью 16 кВт, а может не хватить и сороковаттного. В первом случае хозяева переплатят за оборудование, а во втором – им придется менять установленный котел на более мощный. Кстати, установка котла большей, чем требуется, мощности чревата не только переплатой за оборудование.

Впрочем, иногда возникает необходимость поставить котел большей мощности, чем требуется для нужд отопления. Это случается тогда, когда котлу предстоит не только обогревать помещение, но и нагревать воду (двухконтурные котлы) в большом объеме.

Важную роль в системе отопления играют отопительные приборы – радиаторы. Основные ошибки связаны с тем, что они подбираются без учета их мощности, а также особенностей отапливаемого помещения (его площади, количества наружных стен, окон, наличия ниш и пр.).

Пожалуй, в последнее время без системы теплого пола нельзя представить себе ни один солидный дом. Электрический теплый пол обычно прокладывают под небольшие площади (в ванной комнате, коридоре и пр.) и используют лишь в виде комфортного отопления непостоянного включения, а водяной может находиться под всеми жилыми помещениями. Несомненно, теплый пол – это приятно и удобно. И вместе с тем экономично, ведь теплоноситель в системе теплого пола требуется нагревать до более низкой температуры, чем при радиаторном отоплении, а между тем теплый пол за счет большей площади поверхности отдает больше тепла, чем радиаторы.

Стоимость его складывается из стоимости монтажа и материала изготовления труб, по которым будет циркулировать подогретая вода, теплоизоляции, мешающей уходить теплу в перекрытия, крепежных элементов и пр. Наиболее удобно совмещение радиаторного отопления и системы теплого пола: в межсезонье можно включать лишь систему теплого пола, при минусовой температуре за окном – добавить и радиаторное отопление. Однако при грамотном расчете и отличной теплоизоляции дома система теплого пола может выполнять и функцию основного отопления.