Виды систем отопления частного дома. От проверенных старых, до совершенных новых

Частный дом всегда был мечтой любого гражданина нашей страны. Все преимущества такого типа жилья перед домами многоквартирного типа можно перечислять очень долго. Хозяин частного дома имеет куда большие возможности по оптимизации расходов на содержание жилья благодаря его автономности.

При использовании современных энергосберегающих технологий, строительных материалов и комплексных систем отопления теоретически можно свести такие расходы к весьма незначительной величине.

Современный рынок предлагает потребителю много видов отопительных систем частного дома, от традиционных до продуктов передовых технологий. Все большей популярностью пользуются системы альтернативного отопления.

Можно использовать какой-либо один вид систем отопления, наиболее подходящий для частного дома. Следует учитывать такие факторы, как климатическая зона в котором расположен дом, состав материалов, используемых при строительстве здания, экономическая целесообразность и множество иных причин.

Весьма эффективным способом отопления дома может быть комбинация в применении нескольких видов отопительных систем.

Водяное отопление

Наиболее широкое распространение получило водяное отопление.

Преимущества

1. Можно использовать как один, так и несколько источников тепла. По физическим параметрам вода хорошо переносит тепловую энергию. Приборы обогрева, например, радиаторы отдают это тепло, нагревая воздух в помещении.
2. Универсальность в использовании топлива. Нагревать воду можно множеством способов. Можно отапливать помещения дровами или углем, приобрести котел на жидком топливе, подвести природный газ. Наконец имеется возможность производить нагрев воды с помощью котлов, работающих на электричестве.
3. Доступность материалов и широкий выбор изделий. Легко выбирается наиболее подходящий вариант приборов отопления (батареи чугунные, современные биметаллические радиаторы, конвекторы и другие устройства). Большой выбор труб из различных материалов (железо, медь, полипропилен, металлопластик и др.) позволит создать систему отопления сообразно любого бюджета.

Водяное отопление может быть подключено как от централизованных сетей, так и быть выполнено автономно. По исполнению системы водяного отопления бывают:

а) Однотрубные. Подключение радиаторов осуществляется последовательно.

б) Двухтрубные. Радиаторы в этом случае запитываются параллельно между магистралями подачи и обратки.

в) Коллекторные или по другому лучевая. Все приборы отопления запитываются от общего распределителя, именуемого коллектором.

Недостатки

Недостатки водяного отопления также общеизвестны. Это высокая подверженность процессам коррозии и окисления, неравномерность прогрева радиаторов в некоторых случаях, достаточно большие потери при транспортировке тепла. При аварийных ситуациях может образоваться утечка теплоносителя.

Также такая система требует соблюдения температурного режима. В минусовые температуры необходим полный слив теплоносителя из сетей, чтобы исключить их заморозку.

Воздушное отопление

Этот вид системы отопления частного дома заслуживает внимания для применения благодаря своей универсальности. Нагретый в теплообменниках воздух может подаваться как в отдельное помещение, так и по всему зданию.

При воздушном отоплении дом очень быстро прогревается и становится пригодным для комфортного проживания. До появления и внедрения водяного отопления обогрев подаваемым по воздуховодам горячим воздухом широко использовался в нашей стране. Наиболее эффективным он показал себя при использовании зданий с большими жилыми площадями.

Плюсы использования воздушного отопления:

1. Экономичность и эффективная доставка тепла. Отсутствует промежуточный носитель (напомним, его роль в водяном отоплении выполняет вода или иная жидкость), не нужны дополнительные приборы обогрева.
2. Легкий и быстрый запуск в работу. Такое отопление не может протечь, затопить дорогой интерьер, замерзнуть.
3. Высокий коэффициент полезного действия и долговечность. При правильном техническом обслуживании аварийные ситуации сведены к минимуму. Оборудование воздушного обогрева служит безотказно десятилетиями.
4. Высокий уровень интеграции с вентиляционными системами, что положительно сказывается на снижении стоимости работ и материалов, а также в простоте и экологическом преимуществе монтажа.

Электричество

Отдельно стоит упомянуть об электрическом виде отоплении. Само слово «электричество» прочно вошло в наш обиход. Область использования электроэнергии в мире приближается к ста процентам.

Поэтому как вариант можно использовать системы отопления, полностью работающие на электричестве. В некоторых случаях может быть целесообразной установка, например, электрического подогрева полов, полотенцесушителей в ванные комнаты, небольших радиаторов.

Однако, электроэнергия постоянно растет в цене, и этот фактор необходимо учитывать, устанавливая приборы электрообогрева рационально. Также особенно важно соблюдать меры электробезопасности, производить монтаж такого оборудования с помощью квалифицированных специалистов.

Альтернативные варианты отопления

При постоянном повышении цен на энергоносители устойчиво продвигаются альтернативные виды систем отопления частного дома. Конечно, они не могут в полной мере заменить традиционные способы отопления частного дома, но снизить затраты способны существенно.

В регионах, где количество солнечных дней достаточно велико, все чаще можно наблюдать установленные на крышах загородных и частных домов солнечные батареи. Солнечный свет является неиссякаемым источником энергии, и позволяет пользоваться преобразованным электричеством долгие годы.

Электричество в свою очередь используется как питание для нагревательных элементов отопления. Единственный недостаток такого вида получения энергии – дороговизна элементов, но со временем затраты окупаются.

Солнечную энергию также можно «консервировать» и применять при помощи солнечного коллектора. Принцип его действия основан на нагреве выставленного на солнце радиатора, соединенного с емкостью большого объема. Солнечные лучи нагревают воду в радиаторе, которая в свою очередь отдает тепло в емкость.

Данный способ позволяет нагревать воду для использования ее в качестве теплоносителя в системах отопления. Наибольший эффект достигается при использовании вакуумных коллекторов. Внутри таких радиаторов находятся колбы с откачанным воздухом, таким образом достигается эффект «термоса».

Ветрогенераторы

Понятно, что напрямую использовать силу ветра для отопления дома использовать не получится. Но зато, установив «ветряк» можно получить дармовую электроэнергию, впоследствии направляемую на различные нужды, в том числе и для питания систем отопления. В регионах, где ветры бывают особенно часто такой способ получения энергии будет наиболее эффективным. Опять же, как и в случаях с солнечными батареями все упирается в стоимость аккумуляторов, преобразователей и электрогенераторов.

Тепловой насос

Это вид системы отопления, которая поможет существенно снизить затраты на отопление частного дома. Принцип его действия напоминает устройство холодильных камер или кондиционеров. Такое устройство может выкачать тепловую энергию из потенциальных источников тепла, не отличающихся высокой температурой. Ими может служить почва или вода.

Такая система требует питания электрической энергией, однако на выходе может выдавать тепло в разы больше затраченных на ее работу ресурсов. Существенным недостатком теплового насоса является его громоздкость и сложность в монтаже.

В заключение данного обзора стоит отметить следующее. Наибольшую эффективность в отоплении собственного дома показывает способ, при котором результат достигается при минимальных затратах, по сравнению с другими способами.

Поэтому с уверенностью говорить о преимуществах одного способа обогрева жилья над другим невозможно. В местах, где широко используется природный газ глупо устанавливать твердотопливные котлы как основной источник обогрева.

Прежде всего, в выборе оптимального способа отопления своего дома нужно учитывать целесообразность. Если подвести некоторый итог, то можно сделать следующий вывод — в подавляющем большинстве случаев для работы отопительных приборов условно используется лишь два источника энергии:

а) Энергия, получаемая путем сгорания разнообразного топлива, в дальнейшем нагревающая теплоноситель;

б) Электрическая энергия, с помощью которой нагреваются тепловые установки, воздух или (и) приборы обогрева.

А вот способы и приемы получения результата могут исчисляться десятками. Поэтому, чаще всего, экономии можно достичь, комбинируя различные способы получения энергии, используя разнообразные виды отопления. Все нюансы и затраты требуют тщательных расчетов. Ведь свое жилище будет содержать хозяин на собственные средства.

Виды систем отопления: открытая, закрытая. Плюсы и минусы каждой

Устройство открытой системы отопления

Эта система является самой старой и самой простой из современных систем отопления. Ее так и называют естественной, самотечной, а еще зависимой, а еще гравитационной.

Открытой она называется потому, что негерметична, то есть расширительный бак, входящий в ее состав, является открытым сосудом, с поверхности которого свободно испаряется вода.

Зависимость ее состоит в том, что отбор теплоносителя происходит непосредственно из подающей трубы, от которой и зависят все параметры этой системы. Естественной, или самотечной, ее называют из-за того, что она не требует дополнительной энергии, перемещение воды идет самотеком. Название гравитационной она получила вследствие того, что в основе работы лежит закон гравитации.

В систему входит:

• Котел различной конструкции;
• Трубы;
• Расширительный бак;
• Приборы отопления.

Принцип работы

Принцип работы основан на умелом использовании физических законов термодинамики. Горячая и холодная вода имеют разную плотность. Горячая вода плотнее холодной. По законам физики эта разность плотностей и создает движущую силу, направленную от источника тепла к радиаторам.

Из водопроводной трубы в водогрейный котел подается холодная вода. Здесь она нагревается и расширяется. В верхней части котла создается повышенное давление, которое усиливает подпирающая снизу холодная вода.

Под таким давлением горячая вода по магистральной трубе подается к приборам отопления, отдавая им свое тепло. Остывшая вода снова идет в котел для подогрева. Таким образом, осуществляется естественная циркуляция.

Вода при подогреве увеличивается в объеме. Поэтому, чтобы котел не разорвало от внутренних напряжений, и существует расширительный бак, в который изливается излишняя вода. Он должен находиться, как можно выше, чтобы вода под действием гравитации сама поступала в котел.

Трубы должны находиться под небольшим уклоном: к расширительному баку снизу вверх, от него – сверху вниз.

Для преодоления гидравлического сопротивления необходимы трубы довольно большого для помещений диаметра порядка 35-40 мм.

В такой системе необходимо использовать минимум поворотов, фасонных и соединительных деталей, чтобы не замедлять и без того медленную циркуляцию теплоносителя. Зимой расширительный бак надо утеплять.

Если в зимнее время отопление не функционирует по каким-то причинам, то воду из системы необходимо удалить во избежание разрыва труб.

Открытая система с принудительной циркуляцией

Как любое техническое решение, открытая система продолжает совершенствоваться. Появилась открытая система с принудительной циркуляцией. Ее появление связано с тем, что естественная циркуляция слишком медленна, что обусловлено очень маленькой разницей в массе холодной и горячей воды, лежащей в основе работы контура. При температуре 40 градусов по Цельсию один куб холодной воды весит 992 кг, а после поднятия до 60 градусов – 983 кг. Такая малая разница обеспечивает циркуляцию воды всего 0, 1 м/с. Поэтому, чтобы сделать процесс более интенсивным, устанавливают дополнительный насос. Он играет вспомогательную роль в отличие от циркуляционного и может включаться эпизодически по мере надобности. Система в этом случае теряет энергонезависимость, но выигрывает в интенсивности.

А чтобы обогрев частного дома не прекращался в случае отключения тока, оба насоса монтируют на параллельных байпасных линиях. При отсутствии электроэнергии система переходит на естественную циркуляцию.

Плюсы открытой системы

Положительные стороны открытой системы позволяют ей существовать уже два столетия. Можно отметить следующие достоинства:

• Небольшой набор оборудования.
• Простота обслуживания.
• Бесшумность.
• Автономность: может функционировать даже при отсутствии электроэнергии.
• Экономичность.
• Высокая надежность.
• Возможность быстро запустить и остановить работу.

Минусы

Естественно, открытая система отопления не свободна от недостатков. Они таковы:

• Большие теплопотери.
• Нельзя использовать антифриз в качестве теплоносителя. Это особенно важно в северных районах страны.
• Необходимо внимательно следить за уровнем воды в расширительном баке.
• Вода может замерзать в распределительном баке.
• Есть вероятность кавитации.
• Ускорение коррозии металла вследствие кавитации.
• Появление воздушных пробок.
• Трудно маскировать трубы большого диаметра.
• Сложно регулировать температуру воды.

Закрытая система отопления

Этот вариант отопления представляет собой герметичную термодинамическую систему, к которой применимы все законы теплофизики. В ее состав входит:

• котел;
• циркуляционный насос;
• трубы;
• арматура;
• расширительный бак;
• радиаторы;
• приборы контроля и управления.

Главное отличие закрытой системы от открытой заключается в наличии циркуляционного насоса. По этой причине ускоряются циркуляционные процессы в системе, ускоряется обогрев помещений, появляется возможность регулирования теплового потока, температуры и давления в тепловом контуре. Также важно то, что применяется резервуар мембранного типа, в котором одна часть служит для приема излишней воды, а другая заполнена воздухом, который возвращает воду обратно в контур.

Плюсы закрытой системы отопления

Закрытая система устраняет многие недостатки открытой. Ее положительные стороны такие:

• Ускоряется время обогрева помещений.
• Значительно повышается КПД системы.
• Упрощается монтаж.
• Не надо проверять наличие воды в расширительном баке.
• Можно применять антифриз и не бояться заморозки трубопроводов.
• Появляется возможность регулировать температуру помещений путем уменьшения или увеличения количества теплоносителя.
• Можно экономить воду за счет ликвидации ее испарения в резервуаре.
• Можно изменять давление в контуре.
• Увеличивается срок эксплуатации оборудования за счет отсутствия контактов с воздухом.

Минусы закрытой системы отопления

Основным изьяном закрытой системы является ее зависимость от электроснабжения. Любое отключение электрического тока автоматически приостанавливает ее работу. Есть и другие недостатки:

• Для бесперебойной работы нужен генератор;
• Может нарушаться герметичность и попадать воздух в контур.
• Расширительные баки используются только на 30-60 % их емкости. Чем больше емкость бака, тем меньше процент его заполнения.
• Высокая стоимость оборудования.
• Нужны опытные, квалифицированные специалисты.

Основные отличия открытой и закрытой систем

• В открытой системе расширительный бак находится выше других элементов контура, а в закрытой он может находиться в любом месте, даже рядом с котлом, на расстоянии не менее полутора метров.
• Закрытая система полностью защищена от атмосферного воздуха, что препятствует попаданию кислорода в систему и его взаимодействию с металлом контура. Это предотвращает ускоренную коррозию и, таким образом, продлевает срок эксплуатации оборудования.
• В открытой системе применяют трубы большого диаметра. Это создает определенные сложности при монтаже. Эти сложности увеличиваются необходимостью соблюдать определенный наклон труб относительно пола. Громоздкие трубы трудно скрыть ухищрениями декора, и они нарушают интерьер жилых помещений.
• Для соблюдения всех законов гидродинамики в открытой системе следует соблюдать нужный уклон, распределение тепловых потоков, высоту подъема, повороты, ликвидировать узкие места, обеспечивать правильное, с точки зрения динамики, подключение к батареям.
• В закрытом варианте можно использовать трубы меньшего диаметра (но до определенного размера), что сокращает расходы и дает возможность спрятать трубы декоративными деталями.
• В закрытой системе важно правильно установить циркулярный насос, что позволяет снизить уровень шума и вибрации. В гравитационной системе эта проблема отсутствует.

Как переделать открытую систему в закрытую?

Часто приходится по каким-то причинам переделывать открытую систему в закрытую. Для этого необходимо установить бак мембранного типа (экспанзомат). Также следует установить приборы контроля, или так называемую группу контроля. В нее входит:

• Автоматический воздухоспускатель.
• Предохранительный клапан.
• Манометр.

Весь комплект стоит довольно дорого, поэтому можно его собрать из отдельных элементов, что будет дешевле.

И, наконец, надо приобрести циркуляционный насос. Его монтируют на обратной трубе перед котлом, где наименьшая температура воды, и насос не перегревается.

Однотрубные и двухтрубные системы отопления

Вода в батареи отопления может подаваться по одной трубе. В этом случае система называется однотрубной. Вода от котла через трубу последовательно идет от батареи к батарее, каждый раз теряя какую-то часть тепла и возвращаясь опять в котел. Движение идет по кругу. В этом случае рекомендуется устанавливать не более 5 батарей, иначе на остальные не хватит тепла. Отапливаемая площадь не должна превышать 60-100 квадратных метров.

Если хозяина частного дома не особо волнуют вопросы эстетики, комфорта, экономии, а важно, например, быстро обеспечить обогрев строения, то он может просто положить трубу диаметром 80-100 мм по всему периметру здания.

Когда к батарее подходит две трубы, одна из которых несет горячую воду, а другая отводит остывшую, то говорят о двухтрубной системе. Стояк с горячей водой может монтироваться как вертикально, так и горизонтально. Это называется вертикальной и горизонтальной системой подключения.

Она выполняется с нижней или верхней разводкой. При нижней разводке котел располагается внизу, при верхней – наверху.

Вертикальная система стоит несколько дороже горизонтальной за счет метража труб и расходов на монтаж, зато нет воздушных пробок, и ее проще обслуживать.

Различие между однотрубной и двухтрубной системами заключаются в том, что однотрубную систему лучше использовать в небольших коттеджах, дачах, одноэтажных или двухэтажных домах, а двухтрубная система применяется в многоэтажных зданиях.

Как видно из статьи, чтобы обеспечить качественное и экономичное отопление в доме, нужно перебрать множество технических вариантов, каждый из которых обладает своими преимуществами и недостатками. Поэтому, прежде чем принять ответственное решение, необходимо все же посоветоваться со специалистами.