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.

Схемы разводки системы отопления. Что выбрать?

Система отопления представляет собой инженерное сооружение, построенное строго по определенному принципу проектировки. Основной задачей этой системы является обеспечение обогрева зданий в холодный сезон. В идеале уровень поступаемого тепла должен компенсировать его потери в строительных конструкциях. Также функцией отопления является поддержание комфортного уровня воздуха во всех расположенных в здании помещениях. Существует множество вариантов разводок систем отопления, про которые предлагаем почитать вам в нашем материале.

Принцип работы системы отопления

Существует множество схем устройства отопления. Зачастую многие заказчики из-за неопытности совершают ошибки. А компании, предоставляющие данные услуги, пытаются выжать с таких заказчиков побольше денег.

Основное правило любой системы обогрева — замкнутость сети. В простом представлении схема сети отопления выглядит как некое кольцо из трубных соединений, в которых течет вода, постоянно нагреваемая от котла. Этот котел находится в постоянной работе, чтобы в любой последующий цикл течения воды по трубам она не остывала.

Система отопления состоит из:

• соединительных труб;
• арматуры;
• котла для нагревания;
• радиаторов или других приборов отопления;
• насоса для обеспечения нужной скорости текущей по трубам воды;
• расширительного бака.

Виды монтажа отопительных систем

По способу проведения теплоносителя разводка системы отопления делится всего на два типа:

Каждая из систем имеет принципиальные различия и определенные характеристики.

Однотрубная разводка

Как правило, она применяется как разводка системы отопления в двухэтажном доме частного сектора, где обычно используется устаревшая система центрального отопления или гравитационная автономная сеть. Основное отличие данной схемы заключается в упрощенном монтаже, за счет чего трудозатраты и стоимость на такие работы значительно меньше.

Радиаторы при такой системе должны подключаться в определенной последовательности. Отвести вышедший из работы теплоноситель не представляется возможным. Данная отопительная схема представляет систему вертикальных стояков, установленных по этажам дома. Зачастую такой способ не может обеспечить абсолютно комфортные температурные условия.

Основные недостатки однотрубной разводки:

• Тенденция снижения тепловой энергией в процессе каждого отдельного цикла потока воды. То есть снижение уровня нагреваемости каждого последующего отопительного прибора.
• Отсутствие возможности регулировки уровня температуры в каком-то отдельном помещении. Повышение или снижение интенсивности нагрева будет отражаться на всем здании.
• Поддержание оптимального уровня давления возможно исключительно при подключении дополнительного насосного оборудования.

Конечно, существуют и технические способы, от части решающие описанные выше проблемы. Например, для улучшения работы можно добавить в систему такое оборудование, как: регуляторы радиаторов, воздухоотведение, вентили для балансировки и термостатические клапаны. Но важно понимать, что данные системы уже устарели.

Схема «Ленинградка»

Обычно из-за простоты проектирования в частных жилых домах монтируют систему, придуманную еще в далеком советском времени. Так называемая отопительная разводка отопления «ленинградка» успешно применяется и в нынешних реалиях. Технология проектирования и принцип работы данной схемы очень просты. В классическом варианте «Ленинградка» представляет собой сеть из отопительных приборов (радиаторов, панелей и конвертеров), соединенных трубопроводной системой. Радиаторы должны располагаться по периметру стен помещения.

Однако, данная отопительная система имеет и ряд недостатков:

• Отсутствие возможности сохранять одинаковый уровень тепла во всех помещениях здания.
• Из-за разводки горизонтального типа нельзя вмонтировать систему подогрева полов.
• Для поддержания оптимального давления в системе требуется дополнительно установить циркуляционный насос.

Двухтрубная разводка

Основное отличие — для подачи из горячего теплоносителя и отвода из остывшего используются разные трубы. Таким образом, теплообмен осуществляется не последовательно, как в однотрубной схеме, а параллельно.

Преимущества двухтрубной системы:

• Уровень тепла, проходящий через каждый радиатор, не изменяется благодаря принципу параллельной работы.
• Возможность регулировать температуру каждого в отдельности помещения, установив на радиаторы специальный терморегулятор.
• Выход из строя отдельной батареи не отразится на функциональность остальных.

• Для проектирования этой схемы устройства отопления требуется множество труб и соединяющих элементов.
• Высокая сложность монтажа.
• Трудозатратность и высокая стоимость.

Лучевая схема обеспечения тепла

Принцип лучевой (коллекторной) схемы разводки системы отопления заключается в том, что отопительные приборы с помощью специального коллектора подключается к отдельной паре труб для подачи тепловой энергии. За счет данной технологии распределение горячей воды для обогрева происходит равномерно по всему помещению. Уровень тепла регулируется изменением температуры воды и скорости ее потока по трубам.

Стоит отметить, что лучевая разводка довольно новая и представляет собой улучшенную модель двухтрубной системы. Для распределения воды в теплоносителе используется аналогичный коллектор, что используется в устройстве подогрева пола.

К преимуществам лучевой схемы можно отнести:

• низкая вероятность протечек за счет отсутствия стыков в конструкции;
• возможность отключения каждого отдельно взятого отопительного прибора, не выводя из строя всю систему.

Единственным значимым недостатком лучевой разводки является ее высокая (но оправданная) стоимость. Так как в этой системе используется коллектор и дополнительное количество труб, увеличиваются и затраты на ее проектирование.

Нижняя и верхняя разводка

Верхняя схема разводки системы отопления представляет собой систему, где трубопровод с подачей устанавливается под потолком, а трубопровод с отведением проходит в полу помещения. Такая конструкция позволяет создать естественную циркуляцию потока воды в носителе. Из-за больших перепадов в трубах поток воды успевает набрать большую скорость. Однако верхняя разводка не получила широкого применения ввиду непривлекательности на фоне интерьера помещения.

Схема с нижней разводкой отопления применяется повсеместно. Суть проектировки заключается в том, что трубы монтируются снизу. Подающий трубопровод располагается чуть выше трубопровода с отдачей. Большим плюсом данной схемы является возможность установки под полом или даже в подвале здания. Недостатком является сложность проектировки. Для обеспечения естественной циркуляции потока воды обогревательный котел должен быть выше радиаторов хотя бы на 50 см.

Горизонтальная и вертикальная разводка

Горизонтальная разводка отопительных систем все чаще используется в современных многоэтажных конструкциях. Ведь она обеспечивает отличные эксплуатационные и другие технические характеристики. Эта схема предполагает использование двух главных стояков (подающего и обратного), расположенных в отдельном помещении здания.

К основным плюсам горизонтальной разводки можно отнести:

• при неисправности отдельного элемента нужно отключить лишь необходимый узел, а не всю систему в целом;
• возможность контролировать колебания давления за счет компенсаторов;
• улучшенный контроль за расходом тепла;
• хороший эстетический вид, который не будет портить общий интерьер помещения;
• средний срок службы системы может достигать более 50 лет.

Недостатком считается лишь необходимость ручной настройки всех отопительных коммуникаций для обеспечения полноценной работы системы. Вручную это делается по той причине, что сооружение в целом довольно хрупкое.

Вертикальная система разводки отопительной системы в меньшей степени применяется в современных многоэтажных домах. Гораздо чаще ее устанавливали в советские конструкции с 1950-х годов. Ее широкое применение связано с несколькими причинами:

• низкая стоимость;
• простота проектировки;
• экономия материалов.

Недостатки же вертикальной разводки более существенны:

• отсутствие возможности перекрытия отдельных отопительных устройств;
• отсутствие возможности проконтролировать уровень нагрева отопительных устройств;
• отсутствие возможности установки приборов учета потребляемого тепла.

Разводка полипропиленом

В век новых технологий в строительстве все чаще применяются новые материалы, вытесняя традиционные. Еще несколько десятков лет назад вообразить, что водосточные трубы можно сделать не только из металла, было трудно. На сегодняшний день водопроводные трубы делаются исключительно из полимера.

Преимуществами полипропиленовых труб являются:

• низкая цена;
• простая схема монтажа;
• высокий срок службы;
• небольшой вес материалов.

Недостатком, но несущественным, является отсутствие изгибов на трубах. Для этого приходится использовать специальные соединительные элементы: тройники, уголки, муфты и т.д. Про недостатки полипропилена посмотрите видео ниже:

Для крепления полипропиленовых труб с другим материалом (металлом) используются так называемые фитинги. Сами они сделаны из полипропилена, однако внутри имеют металлическую резьбу.

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.