Проектирование систем отопления для загородных коттеджей: как не наделать ошибок

Если вы строите загородный дом или всерьез занимаетесь ремонтом существующего, уже на этапе планирования нужно позаботиться о том, как будет производиться обогрев помещений в холодное время года.

Правильное проектирование систем отопления в частном жилом строительстве – гарантия комфорта зимой, рационального использования ресурсов и эффективной работы оборудования.

В этом материале мы рассмотрим системы отопления для частного дома, расскажем как выбрать оптимальный вариант и на примере покажем как правильно спроектировать систему отопления.

Шаг 1 – схема отопления

Первоочередная задача при проектировании отопления – определиться с отопительной схемой. Выделяют однотрубную и двухтрубную схемы. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Подумайте, что для вас важнее: экономия средств, равномерный нагрев или эстетическая составляющая.

Что такое однотрубная схема?

Однотрубная схема отопления дома представляет собой цепочку последовательно подключенных радиаторов. Теплоноситель нужной температуры поступает в из стояка в отопительную магистраль.

Он движется от одного радиатора к другому, постепенно отдавая часть тепла. Таким образом, нагрев может быть неравномерным.

При реализации однотрубной схемы с верхней разводкой магистральная труба прокладывается по периметру всего отапливаемого контура выше приборов и оконных проемов. Радиаторы в этом случае подключаются в верхней части, что само по себе не очень эстетично.

И на входе, и на выходе радиатор оснащается отсекающими задвижками. На входе может ставиться терморегулирующая головка.

В схемах с нижней разводкой трубопровод проходит ниже обогревательных приборов. Смотрится такой вариант гораздо лучше, но требует обязательной установки кранов Маевского на каждую батарею.

Необходимы они для отвода излишков воздуха из верхней части батарей, образованных в результате поставки теплоносителя снизу без предварительного прохождения через открытый расширительный бак для разгазованности.

Преимущества однотрубного отопления загородного дома:

• экономия на материалах;
• простота проектирования и монтажа.

Относительно небольшое количество труб ощутимо отражается на внешнем виде отопительной системы, которую в большинстве случаев прокладывают открытым способом.

• сложность контроля температуры;
• работа каждого радиатора зависит от состояния всей системы;
• ограниченность про протяженности, возможность обрабатывать контур длиной не более 30 м.

Чтобы обеспечить возможность временного или постоянного отключения одного или нескольких радиаторов без остановки системы, под каждым из них прокладывается байпас – обводная труба с системой клапанов.

Усовершенствование схемы Ленинградка подключения батареи путем установки двух или трех запорных кранов позволяет отключать отдельный прибор для ремонта без остановки работы системы и слива из нее теплоносителя. Подробнее о обустройстве однотрубной системы отопления в частном доме далее.

Двухтрубная модель отопления

Гораздо более совершенная схема – двухтрубная. Принцип ее действия заключается в наличии двух труб – подающей и обратной, к которым параллельно подключаются радиаторы.

Теплоноситель поступает по подающей трубе к каждому прибору с одинаковой температурой. После прохождения радиатора вода поступает в обратную трубу. Такой схемой можно обеспечить равномерный нагрев всего коттеджа.

Преимущества двухтрубной схемы отопления загородного дома:

• независимость приборов друг от друга;
• равномерный нагрев;
• возможность управлять теплоотдачей каждого радиатора с помощью установленных на приборы терморегуляторов.

Кроме сравнительно высокого расхода материалов материалов и стоимости проектирования, двухтрубная система отопления практически не имеет недостатков.

Шаг 2 – произведение расчетов и архитектурная часть

Архитектурная часть проектирования отопления предполагает обустройство или строительство помещения для оборудования – котельной загородного дома, а также выбор и расчет дымохода. Чтобы верно спроектировать мощность оборудования, диаметр труб, объем теплоносителя и другие параметры, следует произвести вычисления.

Расчетная часть не требует глубоких знаний из области высшей математики, достаточно подставить в формулы нужные коэффициенты и воспользоваться калькулятором.

Проектирование котельной по всем правилам

Прежде чем приступать к проектированию разводки и покупке материалов, нужно выбрать подходящее место для расположения теплогенератора. Это может быть отдельная комната в доме – котельная. Если лишнего помещения нет, можно соорудить пристройку.

Для газового котла, который будет работать от центрального газопровода, нужно организовать котельную по всем правилам, ведь газовые службы строго следят за выполнением норм эксплуатации газового оборудования. При размещении котла в неположенном месте или с нарушениями, проект не будет подписан и пользоваться котлом будет запрещено до устранения замечаний.

Основные требования к котельным в коттеджах:

• высота потолков от 2,5 м;
• объем помещения от 15 м 3 ;
• ограждающие конструкции котельной должны обладать пределом огнестойкости 0,75 ч;
• должно быть предусмотрено естественное освещение;
• обязательно наличие вентиляции.

Расположение котла зависит и от его мощности. Так, если мощность агрегата составляет 151-350 кВт, его можно расположить только в отдельном помещении подвала или первого этажа, а также в пристройке. Котлы, мощностью 61-150 кВт допускается располагать и на втором или последующих этажах.

Приборы до 60 кВт могут находиться даже на кухне загородного дома, при условии наличия там окна с форточкой. Рекомендуем также прочесть материал о том, как грамотно обустроить котельную в загородном доме.

Выбираем дымоход и определяемся с размером

Еще одна важная деталь при проектировании – дымоход. Он будет выводить продукты сгорания наружу. Основные требования, которые предъявляют к дымоходам:

• предел огнестойкости материала не должен быть меньше 1 ч;
• все соединения и стыки должны быть обработаны огнестойкими материалами;
• дымоход должен быть абсолютно газонепроницаем;

Сечение дымохода определяется согласно предписаниям СНиП 2.04.05-91. Размер дымоходного канала зависит от мощности теплогенератора.

По материалам изготовления дымоходы могут быть:

Вариант из кирпича обычно проектируется еще на этапе возведения загородного дома. трубы бывают стеновыми, насадными и коренными. Устройство стенового варианта возможно только в период возведения стен постройки. Коренной и насадной тип можно соорудить как после возведения стен, так и после сооружения крыши.

Металлический дымоход используется сейчас повсеместно. Нержавеющая сталь – надежный, прочный материал, которому не страшны горячие продукты сгорания. Современные дымоходы проектируют в виде так называемых сэндвич-систем. Трубу из нержавейки помещают в такую же, но большего диаметра. Свободное пространство между ними заполняется утеплителем, как правило – базальтовой ватой.

Керамическая труба дымохода используется не так часто. Ее главное достоинство – высокая жаростойкость, а главный недостаток – хрупкость. Кроме того, керамический дымоход достаточно тяжелый.

Проектирование дымохода – ответственный шаг. Размер отверстия – один из важнейших параметров. Оно зависит от производительности и мощности котла.

Средние диаметры круглых дымоходов:

• для котлов, мощностью до 3,5 кВт – 16 см;
• до 5,2 кВт – 19 см;
• до 7,2 – 22 см.

При вычислении высоты дымохода, учитывается высота крыши и расстояние от дымохода до конька. Если труба расположена близко к верхней точке кровли (до 1,5 м), высота высота дымохода будет выше крыши на 0,5 м. Если расстояние между ними больше (от 1,5 до 3 м), дымоход должен быть как минимум на одном уровне с коньком.

Расчет необходимой мощности системы

Для того, чтобы произвести расчет отопительной системы загородного дома, нужно учесть сразу несколько факторов, это:

• климатическая зона, в которой расположен коттедж;
• мощность источника тепловой энергии;
• источники и объем потерь тепла;
• площадь и объем отапливаемых помещений;
• количество радиаторов и их размер;
• наличие утепления ограждающих конструкций.

Чтобы подобрать мощность котла и радиаторов отопления, используют такие формулы:

М_к – мощность котла;

S_пом. – площадь помещения;

УМ_к – удельная мощность котла на 10 кв. м. отапливаемой площади.

УМ_к зависит от региона. Для Москвы и Московской области принимают значение 1,2-1,5 кВт. Запас 30% будет достаточным для одноконтурного котла. Если предполагается двухконтурная схема, необходимо добавить еще 20% на подогрев воды.

Таким образом, дом 9×9 в Подмосковье может отапливаться одноконтурным котлом мощностью: М_к=81 x 1,5/10 + 30% = 16 кВт.

Зная мощность оборудования, можно высчитать минимальный объем воды в системе отопления коттеджа по формуле:

V= М_к x 15.

Для того же дома в Подмосковье в систему нужно будет залить V= 16 кВт x 15 = 240 л теплоносителя.

Циркуляция – естественная или принудительная?

При проектировании отопления для загородного дома нужно определиться с тем, как теплоноситель будет циркулировать в системе: под действием гравитации или при помощи насоса.

Естественный способ хорош тем, что для функционирования системы не требуется электроэнергия. Циркуляция осуществляется за счет физических свойств жидкости при изменении температуры.

Недостатки системы, устроенной по такому принципу:

• нужно больше теплоносителя;
• трубы должны быть большего диаметра;
• нужно соблюдать уклон в 2%.

Кроме того, для баланса температуры в сети с естественной циркуляцией необходимо увеличивать количество секций у батарей, расположенных в дальше всех от котла.

Принудительная циркуляция работает при гораздо меньшем количестве жидкости и диаметре трубопровода, уклон не требуется, а выбор радиаторов существенно расширяется.

Однако для полноценного функционирования нужно будет оснастить систему не только насосом, но также измерительными приборами и расширительным баком. Все это должно быть учтено при проектировании системы с принудительной циркуляцией.

Оптимальная разводка отопления в частном доме: сравнение всех типовых схем

При решении задачи обогрева жилья существует множество комбинаций построения системы подачи и отвода теплоносителя. Каждая разводка отопления в частном доме может быть классифицирована по нескольким признакам.

Мы предлагаем разобраться в нюансах обустройства и работы возможных вариантов. Понимание принципов проектирования, плюсов и минусов каждого типа разводки, поможет спланировать геометрию системы и ее устройство с учетом индивидуальных особенностей помещения.

Моделирование оптимальной геометрии контура

Для одного частного дома может быть спроектировано несколько замкнутых водяных контуров, которые будут обогревать разные помещения. Они могут существенно отличаться друг от друга по типу разводки.

При проектировании, в первую очередь, исходят из работоспособности системы, а также оптимальной геометрии с позиции минимизации затрат, простоты монтажа и возможности вписать элементы отопления в дизайн помещений.

Естественная и принудительная циркуляция воды

Нагрев теплоносителя для отопления дома происходит в одном или нескольких устройствах, расположенных внутри помещения. Это могут печи, камины, а также газовые, электрические или твердотопливные котлы.

Давление воды в контуре обеспечивают или за счет использования циркуляционных насосов или выстраиванием геометрии системы, позволяющей создать условия для естественной циркуляции.

Также источником горячей воды может быть централизованная система отопления для нескольких домов. В случае слабого напора возможно подключение циркуляционных насосов для создания дополнительного давления и увеличения скорости перемещения жидкости по трубам.

При выборе варианта с естественной циркуляцией теплоносителя или небольшого давления в трубах при централизованном отоплении необходимо внимательно отнестись к возможности максимального использования физических законов, позволяющих начинать и поддерживать движение жидкости.

Обязательным элементом разводки в этом случае является коллектор разгона. Он представляет собой вертикальную трубу, по которой горячая вода поднимается вверх, затем распределяется по приборам отопления и, потеряв начальную температуру, стекает вниз.

По причине разной плотности возникает перепад гидростатического давления горячего и холодного столба жидкости, который является движущей силой для циркуляции воды.

Вертикальная и горизонтальная разводка

Подвод горячей воды к радиаторам может быть осуществлен разными способами. Разводку условно делят на вертикальную и горизонтальную, по положению труб (стояков), подающих воду непосредственно к радиаторам отопления.

Вертикальные схемы с верхней подачей горячей воды максимально используют разницу гидростатического давления между теплым и холодным сегментами контура, поэтому их практически всегда применяют при естественной циркуляции, а также при низком давлении в системе.

Кроме того, такие схемы работоспособны при аварийном отключении насоса, которое может наступить по причине его поломки или отсутствия электроэнергии.

Разводку с нижней подачей практически не применяют при отоплении с естественной циркуляцией. В случае наличия хорошего давления в системе ее использование оправдано, так как у такой схемы существует два значительных плюса, относительно альтернативного варианта.

• меньшая суммарная длина используемых труб;
• отсутствует необходимость проведения трубы по чердаку или технологическим нишам под потолком второго этажа.

Горизонтальную схему разводки отопления используют для одноэтажных частных домов. Если здание имеет два или более этажа, то ее часто используют в случае, когда с позиции дизайна вертикальные стояки нежелательны.

Горизонтальные трубы, подающие и отводящие воду можно органично вписать в интерьер помещений, а также спрятать под пол или в ниши, расположенные на уровне пола.

Выбор одно- или двухтрубного варианта

Подвод горячей воды и отвод охлажденной для системы отопления частного дома можно производить с помощью одной или двух труб. У каждого варианта есть положительные и отрицательные стороны, а также особенности использования в зависимости от типа разводки.

Использование однотрубной схемы подключения

Схему водяного отопления частного дома с использованием одной трубы для подачи горячей и отвода остывшей воды называют однотрубной. Главное преимущество такой системы заключается в минимизации длины труб.

Основные плюсы варианта:

• наименьшие затраты на приобретение элементов отопительной системы;
• наиболее простой и быстрый монтаж;
• наименьший риск аварии.

Основным минусом однотрубного отопления является постепенное уменьшение температуры воды, которая проходит последовательно через все радиаторы в контуре.

Поэтому приходится использовать несколько большую площадь поверхности последних радиаторов (большее число колен), что часто нивелирует ценовую выгоду от минимизации длины труб.

Кроме того, в связи с этим недостатком, существуют ограничения для одного контура на количество подключаемых радиаторов. Если их будет слишком много, то последние по ходу движения теплоносителя практически не будут излучать тепло.

Кроме того, возникает проблема при расчете теплоотдачи. Здесь необходимо учитывать, что отключение первых радиаторов от системы отопления ведет к увеличению температуры входящей воды для последующих устройств.

Применять однотрубные схемы с вертикальной нижней разводкой бессмысленно, так как длина труб будет такой же, как и двухтрубного варианта, что нивелирует все плюсы, но оставляет минусы.

Подключение отопительного прибора, как правило, производят через байпас, чтобы иметь возможность отключить любой из них без остановки циркуляции воды по контуру.

Для экономии на кранах можно не делать обход воды через отводок, но тогда придется останавливать работу этой части системы и сливать воду при необходимости замены или ремонта радиатора.

Самым экономным вариантом является использование одной стальной трубы диаметра 1,5-2 дюйма без радиаторов отопления. Отсутствие кранов и фитингов делает такую систему также самой практичной по причине минимизации риска возникновения протечек или прорывов воды.

Подробно о расчете однотрубной системе отопления читайте в этой статье.

Применение двухтрубного варианта отопления

Схему отопительного контура, когда одну трубу используют для подачи горячей воды к отопительным приборам, а вторую – для возврата охлажденной называют двухтрубной.

Ее основные преимущества:

• температура подаваемой ко всем радиаторам воды одинаковая;
• отключение одного или нескольких радиаторов не влияет на температуру подаваемой воды к остальным отопительным приборам;
• ограничения по количеству радиаторов для одного отопительного контура зависит только от пропускного объема труб.

Основным минусом такой разводки является некоторое увеличение метража труб.

Это ведет к некоторым к дополнительным недосаткам:

• возрастают затраты на приобретение и монтаж элементов системы отопления;
• усложняется интеграции в интерьер частного дома.

Количество фитингов и кранов при двухтрубной системе почти такое же, как и при однотрубной.

В зависимости от относительного движения горячей и охлажденной воды схемы двухтрубной разводки подразделяют на два типа:

Попутная схема. Оба потока двигаются в одном направлении и, таким образом, длина цикла оборота теплоносителя для каждого радиатора одинакова. В этом случае происходит равный по скорости их нагрев при запуске системы отопления.

Тупиковый вариант. Направление движения горячей и охлажденной воды встречное. Нагрев ближних к котлу радиаторов происходит быстрее.

Чем меньше скорость воды, тем более заметен этот эффект, поэтому при естественной циркуляции прогрев одних помещений будет происходить значительно медленнее, чем других.

Если используют циркуляционный насос или расстояние между первым и последним радиатором в контуре незначительное, то эффект неравномерного нагрева при тупиковой двухтрубной разводке незаметен. Тогда выбор в пользу того или иного варианта обусловлен исключительно соображениями удобства проведения обратной трубы.

Включение в систему распределительного коллектора

Популярным в последнее время способом организации водяного отопления является так называемая “лучевая схема” с применением распределительного коллектора.

Такой метод разводки надежно работает только при хорошем давлении воды в системе, поэтому его не используют при естественной циркуляции.

Лучевая система подключения радиаторов

Наиболее равномерное и управляемое разделение потока теплоносителя по приборам отопления можно осуществить с помощью распределительного коллектора.

Устройство включает в себя две гребенки, в одну из которых горячая вода поступает из котла и распределяется по радиаторам, а в другую охлажденная вода возвращается и направляется обратно к котлу.

Подключение радиаторов через распределительный коллектор происходит параллельно, поэтому при такой разводке достигается минимальная разница температуры теплоносителя, подводимого к приборам отопления.

Это значительно облегчает расчет параметров радиаторов на стадии проектирования, а также позволяет легко регулировать мощность каждого прибора в период эксплуатации.

Вторым значимым плюсом такой разводки является возможность управления параметрами подачи теплоносителя ко всем приборам из одного места. Коллектор помещают в специальный шкаф с доступом к индикаторам и элементам управления: вентилям, кранам и насосам.

Это удобно с позиции регулирования микроклимата дома и позволяет легче вписать радиаторы в интерьер помещения.

К минусам систем с коллекторной схемой разводки отопления следует отнести максимальную длину труб подвода и отвода воды к радиаторам. Этот вариант является самым дорогим по стоимости элементов контура и самым сложным при монтаже, а также требует определенной квалификации.

Как правило, трубы в лучевой разводке отопления монтируют в стяжку пола. Это означает, что проектировать и устанавливать такую систему необходимо при строительстве или капитальном ремонте частного дома.

Выполнить коллекторный вариант для подсоединения радиаторов или изменить геометрию контуров в помещениях с уже проведенным внутренним ремонтом достаточно сложно. Это второй существенный минус разводки такого типа.

Правила использование теплого пола

Комфортный и очень популярный способ обогрева жилых помещений – обустройство теплого пола. Если отапливаемая площадь небольшая, то можно обойтись одной трубой, помещенной в стяжку пола.

Для больших площадей использование единственной трубы невозможно по следующим причинам:

• количество подаваемого тепла не хватит для обогрева всего помещения, кроме того этот обогрев будет неравномерным;
• при большой длине возникает сильное гидродинамическое сопротивление потока жидкости, что ведет к чрезмерным затратам электроэнергии на создание давления и увеличивает риск прорыва воды в местах соединений.

Поэтому, при значительной площади теплого пола, использование нескольких труб является не пожеланием, а необходимостью.

В этом случае подключение осуществляется через распределительный коллектор.

Часто коллектор снабжают смесительным узлом, для регулировки температуры воды, подаваемой к трубам теплого пола. Дело в том, что для радиаторов отопления, как правило, используют жидкость с температурным диапазоном 70-80°С, тогда как для теплого пола необходимо около 40°С.

Регулировка температуры через смеситель отличается надежностью, что очень важно, так как превышение температуры может вызвать существенную деформацию покрытия пола: линолеума, ламината или паркета.

Выводы и полезное видео по теме

Схематичное представление разводки отопления в двухэтажном доме большой площади. Двухтрубная попутная и тупиковая система и теплый пол, подключенные через коллекторы. Исключение конфликта циркуляционных насосов с помощью гидрострелки:

Лучевая схема для обогрева двухэтажного здания. Так как чистовая отделка еще не проведена, то хорошо видна вся разводка. Нюансы укладки труб на пол под бетонную стяжку:

Мнение практикующего мастера по установке систем отопления о различных схемах, применяемых в частных домах. Обзор плюсов и минусов естественной циркуляции, однотрубной, двухтрубной попутной и тупиковой, а также коллекторной разводки:

Представленные разводки для отопления домов являются типовыми и могут быть модифицированы с учетом геометрии помещений, необходимых значений температуры или других факторов. При модификации схем необходимо соблюдать законы и основные положения физики, гидравлики, материаловедения и других дисциплин.

В случае решения сложных или нестандартных задач лучше обратиться к специалистам, потому, что переделка систем отопления может выйти даже дороже, чем их моделирование и монтаж.

Если возникли вопросы или есть желание поделиться личным опытом по разводке отопления в своем доме, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Вы можете дополнить свой отзыв фотографией – форма для связи расположена ниже.