Проектирование системы отопления в частном доме своими руками

Схемы систем отопления для частного дома

Системы отопления, реализуемые в частном домостроении, бывают одно – и двухтрубными. Различить их несложно:

  • по однотрубной схеме все радиаторы присоединяются к одному коллектору. Он является одновременно подачей и обраткой, проходя мимо всех батарей в виде замкнутого кольца;
  • в двухтрубной схеме теплоноситель подается к радиаторам по одной трубе, а возвращается – по другой.

Выбор схемы системы отопления для частного дома – дело непростое, здесь точно не помешает консультация специалиста. Мы не погрешим против истины, если скажем, что двухтрубная схема – более прогрессивная и надежная, чем однотрубная. Вопреки расхожему мнению о малых затратах на монтаж при устройстве последней отметим, что она не просто дороже двухтрубной, но и сложнее. Очень подробно данная тема раскрыта на видео:

Дело в том, что в однотрубной системе вода от радиатора к радиатору остывает все сильнее, поэтому необходимо наращивать их мощность за счет добавления секций. Кроме того, раздающий коллектор должен иметь больший диаметр, чем магистрали двухтрубной разводки. И последнее: автоматическое управление при однотрубной схеме затруднено из-за взаимного влияния батарей друг на друга.

В небольшом домике или даче с числом радиаторов до 5 можно смело внедрять однотрубную горизонтальную схему (расхожее название – ленинградка). При большем количестве приборов отопления она нормально функционировать не сможет, потому что последние батареи будут холодными.

Еще один вариант – использовать однотрубные вертикальные стояки в двухэтажном частном доме. Подобные схемы встречаются довольно часто и работают успешно.

Теплоноситель при двухтрубной разводке доставляется ко всем радиаторам с одинаковой температурой, так что наращивать число секций не нужно. Разделение магистралей на подающую и обратную дает возможность автоматически управлять работой батарей посредством термостатических вентилей.

Диаметры трубопроводов меньше, да и система в целом проще. Существуют такие разновидности двухтрубных схем:

тупиковая: сеть трубопроводов делится на ветви (плечи), по которым теплоноситель движется по магистралям навстречу друг другу;

попутная двухтрубная система: здесь обратный коллектор является как бы продолжением подающего, а весь теплоноситель протекает в одном направлении, схема образует кольцо;

коллекторная (лучевая). Самый дорогой способ разводки: трубопроводы от коллектора прокладываются отдельно к каждому радиатору, способ прокладки – скрытый, в полу.

Если взять горизонтальные магистрали большего диаметра и проложить их с уклоном 3—5 мм на 1 м, то система сможет работать за счет гравитации (самотеком). Тогда циркуляционный насос не нужен, схема будет энергонезависимой. Справедливости ради отметим, что без насоса может функционировать как однотрубная, так и двухтрубная разводка. Лишь бы были созданы условия для естественной циркуляции воды.

Систему отопления можно сделать открытой, установив в самой верхней точке расширительный бак, сообщающийся с атмосферой. Такое решение применяется в самотечных сетях, иначе там сделать нельзя. Если же установить на обратную магистраль недалеко от котла расширительную емкость мембранного типа, то система будет закрытой и работать под избыточным давлением. Это более современный вариант, находящий свое применение в сетях с принудительным движением теплоносителя.

Нельзя не сказать о способе обогрева дома теплыми полами. Его недостаток – в дороговизне, поскольку понадобится уложить в стяжку сотни метров труб, в результате чего в каждой комнате получается греющий водяной контур. Концы труб сходятся к распределительному коллектору со смесительным узлом и собственным циркуляционным насосом. Важный плюс – экономичный равномерный прогрев помещений, очень комфортный для людей. Напольные контуры обогрева однозначно рекомендованы к применению в любых жилых зданиях.

Монтаж

Паровое отопление можно установить своими руками, однако при этом важно все сделать правильно. Даже небольшие ошибки при монтаже могут в будущем стать причиной неправильной работы оборудования

Прежде чем приступить к процессу установки конструкции, необходимо учесть несколько параметров:

  • площадь отапливаемого помещения;
  • расположение радиаторов и их количество;
  • удаленность парового котла;
  • расположение фильтров, запорно-регулирующих приборов и других элементов.

Оптимальные длина, диаметр и количество труб должны быть указаны в проектной документации. Там же написаны рекомендации по выбору нагревательных элементов и батарей

Также важно подобрать паровентиляторы и циркуляционный насос таким образом, чтобы теплоноситель мог действовать максимально эффективно. После того, как генератор, радиаторы, измерительные приборы, арматуры и магистральные трубы будут готовы, можно будет приступать к монтажу

Он выполняется в несколько этапов.

Подготовка поверхности к установке отопительных приборов. Для этого необходимо провести монтаж стеновых креплений для расположения батарей. Лучше всего устанавливать радиаторы под окнами. Так вы исключите появление сквозняков и запотевания стекол, ведь воздух, поступающий из окон, будет сразу нагреваться.

Монтаж расширительного бака. Это необходимо сделать с использованием фиксаторов в самом высоком месте отопительной системы, располагая бак между радиаторами и парогенератором на наиболее близком расстоянии от котла.
Установка трубопровода. Для этого необходимо подвести трубу от парогенератора к первому прибору отопления, регулируя ее размер при необходимости. Далее нужно соединить все своды и выполнить последовательное подключение к следующему прибору

Важно устанавливать трубы с наклоном 3 мм, чтобы обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя.

Установка накопительного бака. Он должен располагаться перед генератором пара. В нем будет копиться конденсат, который необходим для постоянного снабжения котла водой.
Замыкание магистрали на котле отопления. Замкнутый контур создается путем монтажа фильтра на котле. Это необходимо для удерживания грязи и примесей, содержащихся в жидкости

Важно учесть, что диаметр патрубка, идущего от насоса к котлу должен быть меньше диаметра других труб.

Основные работы по монтажу системы выполнены. Осталось только подключить необходимые приборы: манометр, клапан сброса. Затем нужно добавить к системе узел слива для удаления теплоносителя при сезонном откачивании

В конце работ важно тщательно проверить всю систему на наличие дефектов и протечек, а также на прочность соединений. Если обнаружены какие-либо неточности, следует сразу же их устранить

Пример проекта системы отопления по схема Тихельмана

На следующем рисунке более сложный проект системы отопления, чем в предыдущих примерах:

План дома со схемой системы отопления (с использованием нескольких вариантов обвязки)

Здесь используется несколько вариантов обвязки систем отопления. Рассмотрим более подробно эту схему.

От котла идёт подающая труба (см. по стрелкам), подходит к первому радиатору (здесь перед радиатором на схеме изображена термостатическая головка, которая регулирует подачу теплоносителя в радиатор в зависимости от той температуры, какую мы выставили).

Далее по пути следования теплоносителя подходим ко второму радиатору, к третьему, к четвёртому, и так далее, до самого последнего радиатора.

Теперь обращаем внимание на обратку. Обратка на данной схеме выходит с радиатора, который находится первым на подаче

И далее теплоноситель в обратке идёт параллельно тому, что идёт по подающей трубе.

Из каждого радиатора трубопровод завязан с обраткой. От последнего радиатора обратка идёт к котлу. То есть, на данной схеме изображена попутно-перехлёстывающая (Тихельмана) система отопления.

Чем она хороша?  Тем, что теплоноситель в такой системе распределяется по радиаторам равномерно

Здесь важно, чтобы первый радиатор был последним на обратке (то есть, обратка начинается с него), именно тогда нагрев радиаторов будет одинаков

По сути это комбинированная система отопления: от подачи и от обратки отходит ещё один элемент (крыло), дополнительная система «тёплый пол» (скорей всего, это обогрев ступенек при входе в дом и выезда из гаража для того, чтобы в зимний период не образовывалось наледи).

В тёплом полу теплоноситель должен быть намного холоднее (не больше 55 градусов), чем в радиаторной системе отопления, поэтому здесь стоит смесительный узел (большой зелёный), задача которого уменьшить температуру теплоносителя, идущего в тёплый пол. На схеме также видно, что для системы тёплого пола устанавливается отдельный расширительный бак.

Виды и технические характеристики котлов

Чтобы узнать оптимальную мощность котла, необходимо ориентироваться на площадь пространства, которое нужно обеспечить теплом. Именно от этого параметра напрямую зависит производительность системы.

Приведем правильное соотношение этих двух показателей для разных случаев (мощность – площадь):

  • 25 кВт – 60-200 м2;
  • 25-35 кВт – 200-300 м2;
  • 35-60 кВт – 60-200 м2;
  • 60-100 кВт – 600-1200 м2.

На 100 квадратных метров пространства должно приходиться не менее 10 кВт мощности.

Разновидности котлов отличаются типом топлива, с которым они взаимодействуют. Может использоваться твердое, жидкое, газовое, комбинированное топливо. Также есть системы, которые работают от электричества. Электро оборудование отлично подходит в том случае, если в районе проживания невысоки тарифы на электроэнергию.

Также в зависимости от типа оборудования меняется и давление в паровой системе. Оптимальный показатель такого параметра составляет 6 атмосфер. Вакуумно-паровые варианты характеризуются давлением ниже атмосферного.

Выбор отопительных приборов

Подбор отопительных приборов производится по желанию владельца. Автономная система отопления не предъявляет каких-то особых требований к приборам отопления. Условия работы независимой системы являются щадящими по сравнению с централизованными сетями.

По способу обогрева выделяют три основных вида приборов:

  • Конвекторы;
  • Радиаторы;
  • Регистры или пояс труб (стальных).

Регистры или прокладка труб среднего сечения по периметру помещений сейчас практически не применяются, главными типами приборов являются конвекторы и радиаторы.

Конвекторы состоят из теплообменника (медного или стального), скрытого в металлическом корпусе. В корпусе имеются отверстия и решетка для конвективного движения воздуха. Конвекторы обладают меньшей скоростью нагрева, но имеют более эстетический вид и продолжительный срок службы.

Радиаторы по материалу изготовления подразделяются на следующие:

  • Алюминиевые;
  • Биметаллический сплав;
  • Стальные;
  • Чугунные.

Каждый тип имеет ряд особенностей, преимуществ и недостатков. Радиаторы состоят из отдельных секций, имеют высокую скорость нагрева и различный внешний облик.

После выбора типа отопительных приборов определяют места установки и единичную мощность каждого прибора. Отопительные приборы рекомендуется устанавливать в местах наибольших тепловых потерь – под окнами, около витражей. Кроме этого, радиаторы (конвекторы) часто устанавливают рядом с дверями, у холодных наружных стен (со слабой тепловой изоляцией).

Единичная мощность каждого прибора подбирается по площади отдельного помещения. При высоте потолка менее 2,7 метра мощность отопительного прибора выбирается из расчета 100 Вт на 1 метр отапливаемой площади, при более высоких потолках – увеличивается на 25 – 30%. Мощность конвекторов имеет типовой размерный ряд – их подобрать несложно.

Радиаторы состоят из секций, поэтому нужно верно определить число секций в каждом радиаторе. Количество секций рассчитывается исходя из единичной мощности секции. Для чугунного радиатора МС-160 она составляет 160 Вт, для МС-140 – 140 Вт и так далее. Единичная мощность зависит от типа материала батареи и температурного режима работы оборудования.

Производительность каждого прибора выбирается с запасом не менее 5%, иначе невозможно будет увеличить температуру батареи в предельно холодный период года. Лучше иметь незначительный запас, чем ставить впоследствии более мощный конвектор или доставлять дополнительные секции в радиатор.

Вместо отдельных радиаторов или конвекторов часто выбирают систему напольного отопления (водяной теплый пол). Об его устройстве и расчете будет написана отдельная статья.

Последним этапом, после определения мест установки отопительных приборов, производится составление схемы разводки трубопроводов.

Составные части проекта

Описательная часть

Проект отопления состоит из отдельных частей, каждая из которых содержит необходимый объем информации и технических данных. Традиционно проект начинается с описательной части, благодаря которой можно получить представление о значении документа и его содержании. Описание в свою очередь состоит из следующих пунктов:

  • расположение дома, квартиры;
  • особенности планировки жилых помещений;
  • факторы, определяющие соответствующий тип отопления для данного помещения.

В описательной части необходимо остановиться на технических характеристиках помещения, учитывая особенности его месторасположения, размещения и климатических факторов региона. Отталкиваясь от технического описания квартиры, перечисляются рекомендуемые для создания эффективного обогрева, виды и типы обогревательного оборудования. Перечисленная в описании информация станет отправляющей точкой для выполнения правильных расчетов необходимой мощности отопительной системы и параметры температурного режима внутри помещения.

Спецификация

После описательной части в проекте ключевое место занимает спецификация – раздел, в котором содержаться все данные и коэффициенты, используемые для выполнения расчетов оптимальной мощности отопительного оборудования. Сюда следует отнести кубатуру внутренних помещений квартиры (дома), наличие или отсутствие в квартире теплоизоляции, климатические параметры региона. На основании всех перечисленных данных осуществляется расчет оптимального потребления тепла для отопления каждого жилого помещения в квартире.

Спецификация включает в себя не только перечисление параметры отдельных узлов и агрегатов, но и принципиальную схему отопительной системы

Графическое изображение

Для любого проекта важным аспектом является графическая составляющая. С помощью специальной программы сегодня стало возможным создать максимально приближенное к реальным условиям графическое изображение отапливаемой площади в трехмерной проекции, с четким указанием месторасположения отопительного котла, радиаторов отопления. Благодаря компьютерной графике можно воочию увидеть, как будут выглядеть трубопровод и в каком месте необходимо установить отдельные узлы системы, запорную арматуру.

Технологические расчеты

Основная, документальная часть любого проекта —  расчеты. Итогом расчетов станет объем потребляемого для работы отопительной системы природного газа, интенсивность работы котла в различных режимах. Температурные показатели теплоносителя, обеспечивающие оптимальный обогрев всех помещений квартиры, дома.

Для проекта автономной системы отопления важнейшими являются расчеты тепловой мощности нагревательного оборудования и системы горячего водоснабжения. На основании произведенных расчетов осуществляется подбор соответствующего оборудования, основных комплектующих системы обогрева квартиры.

Расчетные данные о тепловых потерях трубопровода дадут вам представление о том, насколько будущая система будет эффективная.

Используя расчетные данные в проекте определяется целесообразность того или иного вида разводки труб, принимается решение о типе подключения радиаторов в системе. Обоснование выбранного типа разводки и подключение радиаторов осуществляется на основании проведенных расчетов. В процессе проведения расчетов необходимо учитывать наличие приборов автоматического контроля работы системы.

Воздушное отопление

При воздушном отоплении воздух прогревается от источника тепла, минуя теплоносители. Используется для обогрева домов малой площади до 100 м². Такое отопление можно устанавливать как при ремонтных работах в уже существующем здании, так в новом здании.

Основные особенности

Как источник тепла используется газовая горелка или котел. Исключительной особенностью данной системы является то, что она кроме отопительной функции выполняет также и вентиляционную. Регулировка вентиляции и температуры осуществляется при помощи специальных термостатов.

Установка воздушной системы в частном доме обойдется дорого. Но сэкономить можно на топливе, расчет потребности которого показывает, что его понадобится значительно меньше из-за отсутствия необходимости прогревать теплоноситель. Такая система не замерзает и оперативно отреагирует на температурные колебания. Благодаря специальным фильтрам воздух остается всегда очищенным и свежим.

Естественная циркуляция как альтернативный вариант

Сейчас автономные отопительные сети с гравитационной циркуляцией, то есть действующей по естественным физическим законам, можно встретить крайне редко.

Принцип действия объясняется разницей плотности холодной и нагретой воды и наличием дополнительного контролирующего устройства – расширительного бака, который устанавливают в верхней части стояка с горячей водой.

Схема устройства системы отопления в двухэтажном доме с естественной циркуляцией: разгонный вертикальный стояк пересекает оба этажа и заканчивается на чердаке, у расширительного бака, а нижний контур расположен в подвале или на первом этаже (+)

Особенностью сети естественного типа является наклонное расположение горизонтальных труб (обратных и разводящих) и расположение котла – его устанавливают на максимально низком уровне. Подача теплоносителя осуществляется через расширительный стояк, сброс остывшей воды (или антифриза) – через обратный.

Преимуществами гравитационной схемы являются независимость от электрического питания, простота монтажа, отсутствие шума, издаваемого циркуляционным насосом.

Выбор котла и топлива

От того, каким видом топлива будет обогреваться дом, зависит тип генератора тепла. Существует несколько разновидностей отопительных котлов:

  1. Твердотопливные. Традиционный вариант, могут функционировать на доступных видах топлива: дровах, угле, пеллетах, брикетах, торфе. Их КПД составляет всего 75%. Такой котёл способен показывать высокую эффективность лишь при постоянной подаче топлива. Если в течение 4−5 часов в него не будет добавлено сырья для горения, температура воздуха в помещении быстро упадёт до некомфортных значений.
  2. Дизельные. Работают от солярки, имеют очень большие размеры (около 750 л), оснащаются автоматической системой включения и выключения. Работающий дизельный котёл нельзя оставлять без присмотра.
  3. Газовые. Имеют большое количество разновидностей, которые успешно работают как на природном, так и на сжиженном газе. Одноконтурные модели предназначаются только для отопления и могут быть отключены от магистрали. Двухконтурные имеют дополнительную функцию газовой горелки, на которой можно готовить пищу. Отключить их от системы значительно сложнее.
  4. Электрические. С первого взгляда использование таких котлов кажется самым простым и очевидным решением, но возможность их применения ограничивается параметрами электросети. При стандартной силе тока и напряжении максимальная допустимая мощность электрического котла составляет чуть больше 3500 Вт. Для небольшого дома этого будет достаточно, а в случае с более крупной площадью придётся использовать мощные автоматы, установка которых может быть осуществлена только по предварительному разрешению.

Покупая котел, внимательно изучите его технические характеристики

Особенности

Этот вид отопления представляет собой систему с теплоносителем в виде разогретого водяного пара. Это не инновационное изобретение, поскольку данный метод широко применялся для обогрева жилых помещений еще в 19 веке. И только потом пар решили заменить водой. Водяное и паровое отопление отличаются друг от друга, поэтому не стоит их путать.

Замена была необходима из-за того, что эффективность переноса тепла при помощи пара крайне высока. Это приводило к чрезмерному нагреву оборудования. Его температура могла подниматься выше 100° С. Любой контакт с отопительным паровым оборудованием мог привести к ожогам разной степени. Именно поэтому такой вариант обогрева частного дома или дачи довольно опасен.

Сегодня отопление паром в его первоначальном виде запрещено использовать в жилых и общественных зданиях. Однако на частные владения такое ограничение не распространяется. Поэтому, тщательно изучив все особенности паровой системы, вы вполне сможете установить его в своем доме.

Отличия от водяного отопления

Паровое отопление, в сравнении с водяным, имеет более высокую теплоотдачу и эргономичность. Благодаря отоплению паром помещение нагревается в 3 раза быстрее, чем в случае с водой.

Также для такой системы требуется малогабаритное оборудование, поэтому отопление в целом обходится дешевле. Паровое отопление работает не только от печи на дровах, но от котлов, в которых использует отработанное масло. Правда такой вариант отопления не совсем экологичен, поэтому его используют для гаражей или подсобных помещений.

Плюсы и минусы

Можно выделить основные достоинства, благодаря которым данный вид обогрева получил распространение:

  • небольшая цена;
  • устойчивость теплоносителя к низким температурам;
  • высокая эффективность благодаря конвекции и излучению;
  • малогабаритность системы;
  • возможность пара проникать в любую точку системы без снижения температуры;
  • обеспечение быстрого прогрева помещения;
  • минимальные (практически нулевые) теплопотери;
  • совместимость с теплым полом.

При этом у паровой системы есть и определенные недостатки:

  • сильный шум во время работы;
  • чрезмерное нагревание оборудования, что может привести к ожогам или аварийным ситуациям;
  • неудобное управление температурным режимом;
  • относительно небольшой срок службы ввиду неустойчивости к коррозии.

Однако эти минусы можно исправить. Чтобы чрезмерное нагревание приборов не причинило вреда людям и животным, необходимо отгородить радиаторы и трубы специальным защитным экраном. Шумы при работе получится уменьшить, если установить антишумовые кронштейны или же монтировать парогенератор в отдельном удаленном помещении.

Устройство

Прибор парового отопления включает в себя несколько элементов. Это: топка, горелка, зольник, а также манометр для измерения давления. Главной составляющей системы является барабан с контрольно-измерительными агрегатами и трубопроводом. Иногда для частных домов используют самодельные печные паровые котлы. Однако такой вариант является менее эффективным, поскольку в этом случае печь является только котлом для пара, готовить на ней невозможно.

Технология монтажа парового отопления

Начинают работы с установки отопительного котла. Его монтируют в заранее подготовленном помещении на бетонное основание. В некоторых случаях для оборудования готовят отдельный небольшой фундамент.

Прибор устанавливается на основание строго горизонтально, правильность проверяется строительным уровнем. Замеченные погрешности сразу же устраняются.

Поставленный на основание котел соединяется с системой отвода отработанных газов. Соединение должно быть прочным и полностью герметичным.

Следующий этап – подвешивание радиаторов. Для этого в обозначенных на схеме монтажа местах вбиваются в стену специальные крюки, на которые крепятся батареи. Если предполагается использование оребренных труб, то закрепляются они.


Оребренные трубы могут использоваться в системах парового отопления вместо радиаторов. Высокие параметры теплоотдачи системы будут значительно усилены за счет увеличенной площади проводящей тепло поверхности

Проверяется прочность закрепления излучателей тепла. Далее можно приступать к обустройству расширительного бака. Он закрепляется в самой высокой точке на небольшом удалении от отопительного котла, лучше всего, чтобы это расстояние по возможности было минимальным.

Теперь можно установить группу контрольных приборов. Их монтируют на выходе из котла. Здесь как минимум должны располагаться манометр и клапан сброса.

Все установленное оборудование соединяется между собой трубами. Способ соединения зависит от материала, из которого они изготовлены. В любом случае следует тщательно проверить правильность и надежность выполненных соединений.

Для открытых систем в конце магистрали устанавливается резервуар для сбора конденсата и монтируется насос. Патрубок, который идет от него к прибору отопления, должен иметь меньший, чем остальные трубы, диаметр.

Паровой котел подключается к отопительному контуру. При этом обязательно устанавливается вся необходимая запорная арматура и фильтры, которые будут задерживать крупные частички грязи, которые могут содержаться в воде.

Если оборудование работает на газе, осуществляется подключение топливной магистрали. Гибкие шланги в этом случае использовать запрещено – только жесткая подводка.


Все соединения выполняются точно по нормативам, чтобы впоследствии избежать возникновения аварийной ситуации

Далее можно провести пробный пуск. Для этого в контур заливается вода, после чего оборудование запускается в работу. Сначала на минимальной рабочей температуре, затем ее постепенно увеличивают, отслеживая при этом правильность работы и целостность системы.

При выявлении малейших недочетов оборудование останавливают и ликвидируют все неисправности в его работе.

Ссылка на основную публикацию