Какая схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией будет оптимальной

В частных домах практически не используются гравитационные отопительные системы – они уже давно морально устарели, а их эффективность оставляет желать лучшего. На замену им пришли системы с принудительной циркуляцией, которые имеют отличные эксплуатационные характеристики и довольно удобны в обращении – и все это при сравнительно простой конструкции. В данной статье речь пойдет о том, как правильно сделать отопление в одноэтажном доме, используя принудительную схему циркуляции теплоносителя.

Виды отопительных систем

Ключевое отличие рассматриваемого типа систем заключается в наличии циркуляционного насоса, который обеспечивает бесперебойное движение теплоносителя в трубопроводе. По сути, именно насос делает водяное отопление одноэтажного дома с принудительной циркуляцией гораздо более удобным по сравнению с гравитационными аналогами.

Существует всего два основных вида систем с принудительной циркуляцией:

1. Однотрубная. Данный вид систем демонстрирует приемлемую эффективность только в домах, имеющих небольшую площадь. Как следует из названия, в однотрубной системе присутствует только один кольцевой контур, по которому и двигается теплоноситель. Нередко подобное отопление является модернизированным вариантом гравитационной системы.
2. Двухтрубная. Системы с двумя контурами достаточно эффективны и отлично подходят для отопления больших домов. Ключевой особенностью двухтрубных систем является наличие двух трубопроводов – подающего и обратного – которые подводятся к каждому радиатору.

Все монтируемые своими руками схемы отопления частного одноэтажного дома имеют свои характерные особенности и характеристики, которые будут рассмотрены несколько позже. Впрочем, есть и общие черты – каждую батарею нужно обязательно оборудовать краном Маевского, позволяющим при необходимости стравливать воздух из трубопровода. Кроме того, любая отопительная система должна комплектоваться спускным краном, который обычно устанавливают в самой нижней точке обратки.

Конструкция отопления с принудительной циркуляцией

Отопительная система, теплоноситель в которой перемещается благодаря воздействию насоса, включает в себя следующие элементы:

• Котел;
• Трубопроводы;
• Циркуляционный насос;
• Отопительные радиаторы;
• Расширительный бачок.

Каждый из этих элементов нужно рассмотреть подробнее еще перед тем, как сделать отопление в одноэтажном частном доме.

Отопительные котлы

Схема принудительного отопления для частного дома не может обойтись без отопительного оборудования, в качестве которого может выступать котел одного из следующих видов:

1. Газовые. Наиболее распространенный вариант. Для установки газовых котлов нужна подведенная магистраль, а процесс установки обходится достаточно дорого. Впрочем, на этом недостатки заканчиваются – работающие на газе котлы обходятся дешевле всех остальных в эксплуатации, и внимания они к себе не требуют.
2. Электрические. Менее распространенный и сравнительно недорогой вид котлов. Самым большим недостатком подобных устройств является стоимость электроэнергии и ее расход – в конечном итоге затраты на отопление оказываются чрезмерно велики.
3. Жидкотопливные. Довольно экономичный вид котлов, но назвать его лидером по данному параметру нельзя. В качестве топлива обычно используется солярка, что, с одной стороны, обходится сравнительно недорого, но с другой стороны – ее придется периодически доливать, поэтому оставить котел без внимания будет невозможно.
4. Твердотопливные. Такие котлы обходятся недорого, да и стоимость твердого топлива (угля, дров и пеллет) сравнительно невелика. Разумеется, для поддержания рабочей температуры придется постоянно закладывать новую порцию топлива – то есть в эксплуатации твердотопливные котлы довольно неудобны.

Чтобы схема отопления частного дома с принудительной циркуляцией была достаточно эффективной, нужно еще на этапе ее проектирования рассчитать необходимую мощность котла. Лучше всего будет обратиться к специалистам, но при большом желании можно выполнить эту работу и самостоятельно – например, воспользовавшись онлайн-калькулятором. Существует и методика, позволяющая рассчитать приблизительное значение мощности, согласно которой, на отопление каждых 10 кв.м. помещения требуется 1 кВт тепловой энергии.

Трубы

Чаще всего для обустройства отопительных трубопроводов используются металлопластиковые трубы. Они имеют массу достоинств, среди которых – отличная способность выдерживать свойственные отоплению температуры, высокая механическая прочность и длительный срок службы. Более традиционным материалом являются трубы из стали, отличающиеся сравнительно небольшой стоимостью, но у них есть серьезный недостаток – подверженность коррозии, из-за которой магистраль довольно быстро придет в неисправное состояние.

Расчет диаметра отопительных труб для систем с принудительной циркуляцией осуществляется при помощи специальных таблиц, которые учитывают массу параметров, в том числе скорость перемещения жидкости. Как правило, для рассматриваемого типа отопительных систем используются достаточно узкие трубы, поскольку необходимости обеспечивать самостоятельное движение теплоносителя нет.

Также при проектировании отопления нужно учесть размеры патрубков отопительного оборудования. При наличии разницы диаметров придется использовать различные фитинги, позволяющие нивелировать этот фактор.

Радиаторы отопления

Существует несколько вариантов радиаторов, подходящих для установки в систему с принудительной циркуляцией. Один из самых популярных вариантов – биметаллические батареи, перечень достоинств которых включает в себя отличные визуальные качества и длительный срок службы. Впрочем, алюминиевые радиаторы практически не уступают биметаллическим, и даже классические чугунные изделия вполне подойдут для создания отопительной системы.

Перед установкой батарей нужно тщательно просчитать их расположение и теплоотдачу. Минимальное расстояние от радиатора до подоконника составляет около 8 см, а от стены радиатор должен быть удален хотя бы на 3 см. Рассчитывая теплоотдачу отопительных приборов, нужно исходить из того, что для прогрева 1 кв.м. требуется 100 Вт тепловой энергии.

Циркуляционный насос

Как однотрубная, так и двухтрубная система отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией не обходится без циркуляционного насоса, за счет которого и происходит движение теплоносителя в системе. Выбирая насос, нужно в первую очередь отталкиваться от его мощности.

Расчет необходимой мощности насоса осуществляется по следующей формуле:

• Q = Qn / 1,163 x Dt,
• Где Q – мощность насоса,
• Qn – количество тепла, требуемое на прогрев дома,
• Dt – разница температур в контурах подачи и обратки.

Циркуляционный насос должен находиться на трубе обратного контура в непосредственной близости от котла. При монтаже нужно обязательно установить байпас на отопление с тремя кранами и фильтр, который предотвратит засорение насоса находящимися в отопительной системе твердыми частицами.

На рынке можно встретить всасывающие насосы, которые предназначены для установки на трубе подачи. Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией редко включает в себя подобные устройства – они слишком дороги и в подавляющем большинстве ситуаций не оправдывают свой ценник.

Расширительный бачок

Рассматриваемый тип отопительных систем в обязательном порядке должен оборудоваться расширительным баком. Как правило, используются мембранные бачки закрытого типа, которые устанавливаются прямо за котлом на трубе обратки.

Важнейшим параметром расширительного бака является объем, который нужно рассчитать перед тем, как провести отопление в одноэтажном доме. Все дело в физических процессах, происходящих внутри системы с принудительной циркуляцией. Разогретая вода увеличивается в объеме, вследствие чего повышается давление в трубопроводе. Наличие подходящего бака позволяет принять излишки теплоносителя, тем самым нивелируя их воздействие на элементы конструкции.

Объем бака рассчитывается по формуле:

• V = e x C / (1 — Po/Pmax) x k,
• Где e – коэффициент температурного расширения теплоносителя,
• Po – величина давления в пустом баке,
• C – суммарный объем теплоносителя в системе,
• Pmax – максимальное давление в контуре,
• k – коэффициент заполнения бака.

Монтаж отопления с принудительной циркуляцией в одноэтажном доме

Отопление одноэтажного дома своими руками обустраивается по технологии, включающей в себя следующие операции:

• В первую очередь устанавливается отопительный котел;
• К котлу подключается дымоход, выведенный за пределы здания;
• При использовании газового котла необходимо подключиться к магистрали (данную операцию должны выполнять специалисты из газовой службы);
• Вдоль стен на заранее выбранных местах устанавливаются отопительные батареи;
• Все элементы конструкции соединяются трубопроводами;
• В обратную трубу врезается циркуляционный насос и расширительный бачок;
• Трубопроводы подводятся к соответствующим патрубкам котла;
• Собранную систему необходимо обязательно запустить в тестовом режиме, после чего ее можно сдавать в эксплуатацию.

Данная технология является общей для всех видов систем отопления – незначительные отличия имеются только в прокладке труб и монтаже радиаторов.

Монтаж однотрубной системы своими руками

Однотрубная схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией обычно оборудуется радиаторами, установленными на байпасах. Простая врезка приборов существенно усложнит эксплуатацию – например, при необходимости провести ремонт придется отключить всю систему. Кроме того, отсутствие байпасов не позволяет регулировать теплоотдачу отдельных радиаторов.

Как правило, монтаж системы отопления в частном доме и трубопровод в такой схеме прокладывается в подпольном пространстве, поэтому радиаторы подключаются нижним способом – то есть, оба выхода байпаса подключаются к нижним патрубкам батарей.

Схема подключения двухтрубной системы отопления частного дома

В одноэтажном доме двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией прокладывается горизонтально – необходимости в вертикальных стояках нет. Прокладка труб осуществляется вдоль стен, а батареи подключаются диагонально. Впрочем, бывают и исключения из этого правила – например, если труба подводки располагается на стене, а обратка находится под полом, то радиаторы будет гораздо целесообразнее подключать снизу.

Заключение

Схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя довольно проста, но отличается высокой эффективностью и надежностью. Грамотный и взвешенный подход к каждому этапу обустройства отопления позволит создать качественную систему, способную прослужить не один десяток лет.

Схема подключения котла отопления с принудительной циркуляцией

В статье подробно рассказывается про схему отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией, смотрите внимательно на фото и видео.

В системе отопления с принудительной (насосной) циркуляцией используют те же схемы подключения, что и в системе отопления с естественной циркуляцией, но из-за отсутствия возможности соблюдения всех уклонов или слишком большой длины магистрали подключают циркуляционный насос, обеспечивающий постоянную циркуляцию теплоносителя в замкнутой системе отопления (рис. 13-9-15).

Рис. 15. Схема однотрубной системы отопления с горизонтальной проточной системой: 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — расширительный бак; 4 — расширительная труба; 5 — циркуляционный насос
Применение циркуляционного насоса позволяет использовать магистрали большей протяженностью, что очень важно при отоплении многоэтажных домов. Единственный минус использования циркуляционного насоса — необходима бесперебойная подача электроэнергии.
Поддержание заданной температуры в помещении, отапливаемом системой водяного отопления, возможно несколькими способами: изменением температуры, расхода теплоносителя через радиатор, и тем и другим одновременно. Температура теплоносителя, поступающего на радиаторы, обычно регулируется централизовано в тепловом пункте. Для индивидуальной регулировки температуры в помещении радиаторы оснащают регулировочными кранами (ручная регулировка), либо термостатами (автоматическая регулировка).

Индивидуальная регулировка возможна как при двухтрубной, так и при однотрубной системе, в последнем случае перед краном или термостатом обязательно должен быть установлен байпас.

Какой насос выбрать для принудительной циркуляции

Какой расширительный бак выбрать

Однотрубная схема принудительной циркуляции

По причине того, что у каждого отопительного устройства в наличии по две трубы. Посредством одной идет горячая вода. Через вторую идет уже остывшая вода. Еще одним отличием этой системы от однотрубной является другой порядок по подключению отопительных устройств. Профессионалы советуют установку регулировочного бака перед всеми радиаторами.

Для нормальной циркуляции в здании, хватит расстояния между центром котла и наивысшим местом подающей магистрали. При таких условиях, возможен монтаж расширительного бака на этаже сверху, а не на чердаке. Труба подачи при этом прокладывается снизу подоконника или под потолком.

Двухтрубная система отопления с принудительной циркуляцией

Если используется схема двухтрубного типа с условием естественной циркуляции, для этого требуется прогрев всего отопления дополнительно.

По этой причине рекомендуется дополнительный монтаж байпаса для обводки в составе с насосом для циркуляции. Это даст ощутимую экономию времени при включении подобной системы, как отопительная модель для дома с двумя этажами. При таких условиях в постройке тепло станет равномернее распределяться.

Помимо монтажа батарей, в доме с двумя этажами и при использовании котла в составе с вмонтированным циркуляционным насосом, есть возможность установки системы «теплый пол». Также есть и возможность подключения сушителя для полотенца сразу на двух этажах.

При работах по установке наилучшим будет использование лучевой разводки или коллекторной . Эта система является наиболее удобной и есть возможность регулировки температуры во всех комнатах. Для всех отопительных устройств, прокладываются две трубы: обратная и прямая. Коллекторы монтируются на всех этажах. Важным является, чтобы они были в шкафу, какой для этого и предназначен. В этом же шкафу расположена и вся запорная арматура.

Схемы подключения отопительных приборов

Принцип работы

Системы отопления с естественной циркуляцией воды

Это одни из самых простых и распространенных систем отопления для небольших домов и квартир с индивидуальным отоплением. Недостатки систем отопления с естественной циркуляцией воды: — небольшой радиус действия (до 30 м по горизонтали), что является результатом небольшого циркуляционного давления; — замедленное включение в действие из-за большой теплоемкости воды и малого естественного циркуляционного давления; — повышенная опасность замерзания воды в расширительном бачке, если он смонтирован в неотапливаемом помещении.

Принципиальная схема системы отопления с естественной циркуляцией состоит из котла (водоподогревателя), подающего и обратного трубопроводов, отопительных приборов и расширительного бачка. Нагретая в котле вода поступает по подающему трубопроводу и стоякам в отопительные приборы, отдает им часть своей теплоты, затем по обратному трубопроводу возвращается в котел, где вновь подогревается до необходимой температуры, и далее цикл повторяется.

Рис. 1. Принципиальная схема водяной системы отопления с естественной циркуляцией воды
Все горизонтальные трубопроводы системы делаются с наклоном в сторону движения воды: нагретая вода, поднявшись по стояку вследствие температурного расширения и выдавливания более холодной водой обратного трубопровода, растекается по горизонтальным отводам самотеком, а охлажденная вода также самотеком поступает обратно в котел.

Уклоны трубопроводов способствуют и отводу пузырьков воздуха из труб к расширительному баку: газ легче воды, поэтому он стремится вверх, а наклонные участки трубопроводов помогают ему нигде не задерживаться и поступать в расширитель, а затем в атмосферу. Расширительный бачок создает постоянное давление в системе, принимает увеличивающийся при нагревании объем воды, а при охлаждении отдает воду обратно в трубопровод.

Вода в системе отопления поднимается за счет расширения при нагревании и под действием гравитационного давления, движение (циркуляция) возникает из-за разности плотностей нагретой (поднимающейся по подающему стояку) и охлаждённой воды (спускающейся по обратному). Гравитационное давление расходуется на движение теплоносителя и преодоление сопротивлений в сети трубопроводов.

Эти сопротивления вызываются трением воды о стенки труб, а также наличием в системе местных сопротивлений. К местным сопротивлениям относятся: ответвления и повороты трубопроводов, арматура и сами отопительные приборы. Чем больше сопротивлений возникает в трубопроводе, тем больше должно быть гравитационное давление. Для уменьшения трения применяются трубы увеличенных диаметров.
Циркуляционный напор Pц = h (ρо- ρг) зависит (рис. 1): — от разности отметок центра котла и центра нижнего отопительного прибора h, чем больше разность высот между центрами котла и прибора, тем лучше будет циркулировать теплоноситель; — от плотности горячей воды ρг и охлажденной воды ρо.

Как появляется циркуляционный напор? Представим, что в котле и радиаторах отопления температура теплоносителя меняется скачкообразно по центральным осям этих приборов, что, кстати, недалеко от истины. То есть в верхних частях котла и радиаторов находится горячая вода, а в нижних — охлажденная. Горячая вода имеет меньшую плотность, а следовательно, и меньший вес, чем охлажденная вода. Мысленно срежем верхнюю часть отопительного контура (рис. 2) и оставим только нижнюю часть.

И что же мы видим? А то, что мы имеем дело с двумя сообщающимися сосудами, хорошо знакомым нам из школьной физики. Верх одного сосуда находится выше верха другого; вода под действием сил гравитации стремится переместиться из верхнего сосуда в нижний. Отопительный контур — замкнутая система, вода в нем не выплескивается, как в сообщающихся сосудах, а стремится «успокоиться» (занять один уровень).

Таким образом, высокий столб охлажденной тяжелой воды после радиаторов постоянно выталкивает низкий столб воды перед котлом и подталкивает горячую воду, то есть возникает естественная циркуляция. Иными словами, чем выше находится центр радиаторов относительно центра котла, тем больше циркуляционный напор. Высота установки — это, первый показатель напора. Уклоны подающих трубопроводов в сторону радиаторов и обратной магистрали от радиаторов к котлу лишь способствуют этому процессу, помогая воде преодолевать местные сопротивления в трубах.

Поэтому в частных домах лучше всего размещать котел ниже отопительных приборов, например, в подвале. Второй показатель, от которого зависит циркуляционный напор, это разница между плотностями охлажденной и горячей воды. Системы с естественной циркуляцией теплоносителя относятся к саморегулирующимся системам. При проведении качественного регулирования, то есть при изменении температуры нагрева воды, самопроизвольно возникают количественные изменения — изменяется расход воды. Из-за изменения плотности горячей воды будет увеличиваться (уменьшаться) естественное циркуляционное давление, а следовательно — и количество циркулирующей воды.

То есть, когда на улице холодно, становится холоднее и в доме и включая котел на полную мощность, увеличиваем нагрев воды, заметно уменьшая ее плотность. Придя в отопительные приборы, вода отдает теплоту охлажденному воздуху в помещении, ее плотность при этом сильнее повышается. Посмотрев на часть формулы, стоящую в скобках, мы видим, что чем больше разность между плотностями охлажденной и горячей воды, тем больше циркуляционный напор.

Следовательно, чем сильнее нагрета вода в котле и чем сильнее она остывает в радиаторе, тем быстрее она циркулирует по системе отопления и это происходит до тех пор, пока воздух в помещении не прогреется. После этого вода начинает остывать в радиаторах медленнее, плотность ее уже не сильно отличается от плотности воды, вышедшей из котла, и циркуляционный напор начинает постепенно снижаться. Но как только температура в помещении начнет снижаться, циркуляционный напор начнет повышаться и скорость циркуляции воды в трубах повысится, подводя к радиаторам больше теплоты и повышая температуру воздуха. Так происходит саморегуляция системы — одновременное изменение температуры и количества воды обеспечивает необходимую теплоотдачу отопительных приборов для поддержания температуры помещений.
Системы водяного отопления с естественной циркуляцией бывают двухтрубные с верхней и нижней разводками, а также однотрубные с верхней разводкой.

Двухтрубные системы отопления с верхней разводкой

Рис. 4. Схема двухтрубной водяной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды: 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — подающая магистраль; 4 — горячие стояки; 5 — обратные стояки; 6 — обратная магистраль; 7 — расширительный бак
Каждый отопительный прибор данной системы отопления (рис. 4) обслуживается двумя трубопроводами — подающим и обратным, поэтому такая система называется двухтрубной. Подпитку воды в систему осуществляют от водопровода, а если его нет, то воду заливают вручную через отверстие расширительного бака. Подпитку отопительной системы из водопровода лучше делать в обратную магистраль, так как холодная вода из водопровода будет смешиваться с относительно горячей водой обратной магистрали и повышать ее плотность, увеличивая циркуляционный напор на время подпитки.
Системы отопления с естественной циркуляцией делают одно- и двухконтурными (рис. 5).

В одноконтурных системах котел устанавливают в начале контура, а трубную разводку делают справа или слева от него, опоясывая по периметру весь дом или квартиру, при этом длина кольца по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше до 20 м). Чем длиннее кольцо, тем больше в нем гидравлические сопротивления (силы трения внутри трубы). В двухконтурных системах котел размещают в центре, а трубную разводку (контуры колец) — в обе стороны от котла, общая длина труб по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше – до 20 м). Чтобы получить гидравлически сбалансированную систему, длины колец двухконтурной системы и количество секций радиаторов надо делать примерно одинаковыми.
В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды.

Рис. 5. Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя
В тупиковых системах отопления движение горячей воды в подающей магистрали противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали. В этой схеме длина циркуляционных колец неодинакова, чем дальше от котла расположен отопительный прибор, тем больше протяженность циркуляционного кольца.
В тупиковых системах добиться одинаковых сопротивлений в коротких и более отдаленных циркуляционных кольцах трудно, поэтому отопительные приборы, близко расположенные к главному стояку, будут прогреваться гораздо лучше, чем удаленные от него. А при малой тепловой нагрузке ближайших к главному стояку циркуляционных колец их гидравлическая увязка становится еще сложнее.
В системах отопления с попутным движением воды все циркуляционные кольца имеют длину протяженность, поэтому стояки и отопительные приборы работают в одинаковых условиях.
В таких системах независимо от расположения отопительного прибора по горизонтали в отношении главного стояка их прогрев будет одинаковым. Однако системы отопления с попутным движением воды применяют ограниченно, так как часто при проектировании реальных отопительных систем, учитывающих планировку дома, оказывается, что при монтаже потребуется большее количество труб, чем для тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда в тупиковой системе невозможна увязка циркуляционных колец между собой.

Чтобы расширить применение тупиковых систем, сокращают протяженность магистралей и вместо одного контура большой длины делают два коротких контура или несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы. Балансировку (гидравлическую увязку) отопительных колец контура начинают еще на стадии проектирования системы отопления.