Устройство системы водяного отопления в загородном доме

Обогрев помещений в загородном доме можно организовать по-разному — плитами, газовыми или электрическими конвекторами, инфракрасными приборами и другими воздухонагревателями. Однако для жилых помещений все же предпочтительнее традиционное водяное отопление. Обустройство такой системы в частном доме или квартире начинается с выбора правильной схемы с учетом планировки дома и расположения отопительных приборов.

Как работает система

Если вы планируете самостоятельно установить отопление в помещении, стоит узнать о устройстве и эксплуатации водяного отопления. Три компонента любой программы:

• Установка, вырабатывающая тепловую энергию и передающая ее воде;
• трубы;
• Радиаторы в отапливаемых помещениях.

Один из способов организации отопления в квартире на двух этажах — двухтрубная система.

Внимание. Такие клапаны, как краны, балансировочные клапаны, смесительные клапаны всегда являются частью распределения. Дополнительные устройства, такие как циркуляционные насосы, расширительные баки и т. д., Включены в котел или должны устанавливаться отдельно.

Принцип работы системы основан на передаче тепла от источника к нагревательным приборам через жидкую рабочую среду — воду, которая может поглощать большое количество энергии (удельная теплоемкость — 4,18 кДж / кг — ° C). . В некоторых случаях используется незамерзающая жидкость — водный раствор этиленгликоля или пропиленгликоля. Как это работает:

1. За счет сжигания углеводородного топлива или получения электроэнергии электростанция нагревает воду до температуры 40 … 90 градусов.
2. Горячая вода течет по трубам с помощью насоса или естественным путем (конвекцией) к водонагревателям.
3. Между радиаторами и воздухом в помещении происходит теплообмен — вода, протекающая через радиатор, охлаждается на 10-20 ° C, а атмосфера в помещении нагревается. Кроме того, горячая поверхность обогревателя излучает тепловое инфракрасное излучение.
4. Охлажденный теплоноситель возвращается по питающей сети к теплогенератору, где снова нагревается до заданной температуры.
5. Избыточная вода от теплового расширения стекает в специальный резервуар. Когда температура в системе падает, жидкость снова сжимается и выходит из расширительного бачка.

Рабочий цикл отопления — вода нагревается котельной, проходит по трубам к радиаторам, где отдает тепло окружающему воздуху.

Ссылка. Интенсивное выделение инфракрасного тепла поверхностью радиаторов начинается при температуре выше 60 ° C.

Перед тем, как приступить к обогреву радиаторов, запомните одно правило: количество воды в системе мало влияет на эффективность отопления. Это влияет только на то, как быстро ваш дом нагревается или остывает, когда обогреватель включается или выключается.

Вот действительно важные особенности:

• Разница температур на входе и выходе домашнего обогревателя, максимально допустимая — 25 градусов;
• Источник мощности — необходимо выбирать из расчета теплопотерь через внешние стены + воздушный обогрев на вентиляцию;
• Тепловой поток — объем воды, протекающей через радиаторы за 1 час;
• Гидравлическое сопротивление трубопроводной сети, включая радиаторы, не должно превышать 1 бар (10 м водяного столба).

Эксперт Владимир Сухоруков в своем видео объясняет общий объем теплоносителя в трубах:

Виды котлов и других водогрейных аппаратов

Эффективность отопления в частном доме зависит от агрегата, обогревающего рабочий орган (воду). Правильно подобранное устройство вырабатывает количество тепла, необходимое для питания радиаторов и бойлера косвенного нагрева (при его наличии), экономя электроэнергию.

Автономная система водяного отопления может работать от:

• водогрейный котел, использующий конкретное топливо — природный газ, дрова, уголь, дизельное топливо;
• электрический бойлер;
• дровяная плита с водяным контуром (металлическая или кирпичная);
• тепловой насос.

Добавка. Существуют комбинированные обогреватели, в которых одновременно сочетаются 2–3 источника энергии, например уголь — природный газ, дрова — электричество (один пример показан на фото ниже). Также существуют универсальные котлы, в которые можно установить дизельную форсунку, газовую или пеллетную горелку — на выбор.

Наиболее часто применяемые котлы для отопления дачных домов — это газовые, электрические и твердотопливные котлы. Последние производятся только в напольном варианте, остальные теплогенераторы бывают настенными и стационарными. Дизельные агрегаты используются реже, причина — дороговизна топлива. О том, как правильно выбрать котел для нагрева ГВС, рассказывается в подробном руководстве.

Печное отопление в сочетании с водонагревателями или современными каменками — хорошее решение для обогрева дачи, гаража или небольшого дома площадью 50-100 м². Недостатком этого решения является то, что теплообменник, расположенный внутри нагревателя, бесконтрольно нагревает воду. Чтобы избежать закипания, важно обеспечить принудительную циркуляцию в системе.

Внимание. Раньше такие системы питались самотеком — без насоса, с открытым расширительным баком. Регистр и трубопроводы сварные из стальных труб диаметром 40 … 80 мм (внутри), проложенных с уклоном 3-5 мм на 1 м для лучшего самотечного течения. Этот нагрев был назван паровым, потому что система не боялась закипания.

Современная самотечная система без насосного агрегата, работающая от водяного контура в кирпичной печи.

Тепловые насосы не получили широкого распространения в бывшем Советском Союзе. Основания:

• Основная проблема — дороговизна оборудования;
• Из-за холодного климата устройства воздух-вода просто неэффективны;
• Геотермальные системы «грунтовые воды» сложны в установке;
• Электронное тепловое насосное оборудование и компрессоры очень дороги в ремонте и обслуживании.

Из-за высокой цены срок окупаемости оборудования превышает 15 лет. Но мощность установки (3-4 кВт тепла на 1 киловатт потребляемой электроэнергии) привлекает мастеров — умельцев, пытающихся собрать самодельные аналоги из старых кондиционеров.

Как сделать самый простой вариант теплового насоса своими руками можно увидеть на видео:

Приборы водяного отопления

Нагревательными элементами в комнатах могут быть:

• Традиционные радиаторы, устанавливаемые под оконными проемами и у холодных стен, например, на северной стороне здания;
• Трубчатый контур теплого пола, также известный как теплый пол;
• базовые обогреватели;
• внутрипольные конвекторы.

Водяное лучистое отопление — самый надежный и дешевый вариант среди них. Установку и подключение АКБ вполне возможно сделать своими руками, главное правильно выбрать количество секций. Недостаток — плохой обогрев нижней зоны комнаты и размещение приборов в поле зрения, что не всегда соответствует дизайну интерьера.

Все имеющиеся в продаже утеплители делятся на 4 группы по материалу:

1. Алюминий — сегментный и монолитный. Отлиты из силумина — сплава алюминия с кремнием, они наиболее эффективны по скорости нагрева.
2. Биметаллический. Полностью аналогичен алюминиевым батареям, но внутри предусмотрен стальной трубчатый каркас. Сфера применения — многоэтажные жилые дома с централизованным теплоснабжением, где теплоноситель подается под давлением выше 10 бар.
3. Стальные пластинчатые радиаторы. Сравнительно недорогие монолитные радиаторы из прессованного листового металла с дополнительным оребрением.
4. Секция чугунная. Тяжелые, теплолюбивые и дорогие аппараты оригинальной конструкции. Из-за немалого веса некоторые модели комплектуются ножками — повесить такой «гармошку» на стену нереально.

Внимание. Я говорю о чугунных радиаторах в современном дизайнерском исполнении. Кулеры советского типа МС-140 устарели по любым меркам.

Лидируют по спросу стальные устройства — они дешевы, а по теплопередаче тонкий металл уступает силумину. На очереди алюминиевые, биметаллические и чугунные радиаторы. Выберите тот, который вам больше всего нравится.

Конструкция теплых полов

Система теплых полов состоит из следующих компонентов:

• нагревательные контуры из пластиковых или полиэтиленовых труб, заполненные цементной стяжкой или размещенные между балками (в деревянном доме);
• коллектор с расходомерами и термостатическими клапанами для регулирования расхода воды в каждом контуре;
• Смесительный узел — циркуляционный насос плюс клапан (двух или трехходовой) для поддержания температуры теплоносителя в пределах 35-55 ° С.

К котлу подключаются подающая и обратная трубы. Вода, нагретая до температуры 60 … 80 градусов, добавляется порциями через вентиль в контуре по мере охлаждения циркулирующего хладагента.

Теплый пол — наиболее удобный и экономичный способ обогрева, хотя стоимость монтажа в 2-3 раза выше, чем для радиаторной сети. Оптимальный вариант отопления показан на рисунке — водяные контуры пола + радиаторы, регулируемые термоголовками.

Полы с подогревом на этапе сборки — укладка труб поверх теплоизоляции, фиксация демпфирующей планки для последующего заполнения цементно-песчаным раствором.

Конвекторы плинтусные и внутрипольные

Оба типа нагревателей имеют схожую конструкцию водяного теплообменника — медный змеевик с узкими пластинами — ребрами. В отдельно стоящей версии нагревательная часть закрыта декоративным корпусом в форме пьедестала с прорезями вверху и внизу для прохождения воздуха.

Теплообменник внутрипольного конвектора монтируется в кожухе ниже уровня пола. Некоторые модели оснащены бесшумными вентиляторами, повышающими КПД каменки. Подача теплоносителя осуществляется по трубам, которые скрыты под стяжкой пола.

Эти устройства хорошо вписываются в интерьер помещения, а внутрипольные конвекторы незаменимы для прозрачных внешних стен, полностью выполненных из стекла. Но средний домовладелец не спешит покупать эту технику, потому что:

• Конвекторные медно-алюминиевые обогреватели стоят недешево;
• Чтобы полностью обогреть коттедж, расположенный в средней зоне, необходимо установить обогреватели по периметру всех комнат;
• Напольные теплообменники без вентиляторов малоэффективны;
• такие же изделия с вентиляторами издают негромкий монотонный гул.

Стальной панельный радиатор (на фото слева) и внутрипольный конвектор (справа)

Напрашивается вывод, что конвектор пригодится там, где сложно разместить традиционные обогреватели. Однако обогрев всего дома такими устройствами неоправданно дорого.

Радиаторная сеть – 4 способа разводки труб

Существует 4 основные схемы устройства отопления в частных домах:

• Однотрубный, также называемый «Ленинградка»;
• Двуногая рука (или «тупик»);
• двухтрубный проход;
• разнообразие.

Внимание. В двухэтажном коттедже можно совместить 2 схемы. Пример: На первом этаже коллекторная система, на втором этаже — установка разводки с потоком теплоносителя. Однако такие решения не всегда оправданы.

По современным стандартам все вышеперечисленные схемы герметичны. Вода в трубах находится под давлением 0,5 … 3 бар (в зависимости от температуры), установлен расширительный бак закрытого типа с резиновой мембраной внутри. Принудительная циркуляция электронасосом — необходимое условие для работы системы.

Самотечная циркуляция со стояками может работать в двух режимах — естественная циркуляция или принудительная циркуляция с насосом, установленным на байпасе.

«Ленинградская» и двухтрубная «тупиковая» система способна работать без циркуляционного насоса, благодаря конвективному потоку жидкости. Принцип следующий: более холодная, более тяжелая вода вытесняет более теплую, меньший удельный вес вверх. Используйте трубы большего размера. — Ø32 … 80 мм, устанавливаются с определенным уклоном.

Коллекторы и петлевые трубопроводы (также известные как петли Тихельмана) не могут работать без принудительной откачки, поэтому всегда выполняются в замкнутой системе. Рассмотрим подробнее каждую из схем.

Однотрубный вариант подключения

Изначально система кажется простой — по наружным стенам здания горизонтально проложена одна магистральная труба, к которой подключаются все радиаторы, от обеих труб. Пройдя через первый охладитель, охлажденный теплоноситель возвращается в общую трубу, смешивается с горячим теплоносителем и поступает в следующий охладитель. Соответственно, каждый последующий охладитель получает более холодный теплоноситель.

Однотрубный горизонтальный коллектор — классическая закрытая система отопления

1. Диаметр основной трубы должен быть не менее 20 мм (внутреннее отверстие), что соответствует внешнему размеру 26 мм для пластикового металла и 32 мм для полипропилена. Заданное поперечное сечение остается неизменным по всей длине трубы.
2. Количество радиаторов в одном ответвлении — максимум 6, в противном случае диаметр разводки необходимо увеличить до 32-50 мм. Установка усложняется и удорожается на 15-20% (минимум).
3. Поскольку расположенные дальше радиаторы получают меньше горячей воды, их площадь теплоотдачи следует увеличить на 10 … 30% за счет добавления количества секций.
4. Ручное или автоматическое регулирование расхода через 1 нагреватель влияет на работу других устройств, изменяя температуру и расход воды в общей системе трубопроводов.

Охладители однотрубной системы отводят охлажденную воду обратно в общий коллектор.

Сводка. В многоквартирных домах советских времен функционируют вертикальные однотрубные системы, где радиаторы подключаются к стоякам, соблюдается принцип «Ленинградки». Подобные схемы, только в миниатюре, используются в двухэтажных частных коттеджах, когда требуется самотечный поток.

Закрытая однотрубная система водяного отопления подходит для загородных домов и жилых домов площадью от 60 до 100 квадратных метров. Два этажа не проблема, установка разделена на два контура, сходящиеся на тройниках у котла, используется насос.

Двухтрубные схемы – кольцевая и тупиковая

Характерным отличием этих разделений является разделение горячего и холодного хладагента на две линии — подающую и обратную. Здесь к радиаторам идут две трубы — одна вода поступает в радиаторы, по другой возвращается в котел. Для обогрева домов используются две системы:

1. В тупиковой системе теплоноситель течет по сети к последнему блоку, а затем возвращается через обратку — в обратном направлении.
2. В петле Тихельмана вода после выхода из радиатора не меняет направления потока. Это означает, что теплоноситель в обеих сетях течет в одном направлении.

Двухтрубная сеть централизованного теплоснабжения в одноэтажном доме с глухими ответвлениями

Добавка. Первая система состоит из одного или нескольких патрубков, то есть разной или равной длины. Второй выполнен в виде одного или нескольких сходящихся у котла замкнутых колец.

Преимущества способов подключения двухтрубных смесителей

• малые диаметры линий — 15-20 мм (внутренние);
• все радиаторы заправлены охлаждающей жидкостью одинаковой температуры
• нет ограничения на количество нагревателей на линию;
• Система поддается автоматизации и регулированию, изменение расхода или полное отключение одного радиатора не влияет на работу соседних радиаторов;
• Правильно собранный ответвитель гидравлически хорошо сбалансирован;
• низкие затраты на установку.

В контуре Тихельмана первый охладитель в линии подачи становится последним охладителем в обратной линии, и вода течет по трубам в одном направлении.

Диаграмму слепых зон несложно построить своими руками — она ​​«прощает» легкомысленные ошибки и легко балансируется. В случае с петлей Тихельмана все сложнее — в одноэтажном доме двойная магистраль обязательно будет пересекать проем входной двери, который придется перекрывать трубами сверху или снизу под перекрытиями.

Коллекторная система

В этом случае радиаторы подключаются радиально от коллектора, расположенного близко к центру здания. Подключается к котлу двумя трубами, причем каждый радиатор имеет свои двухтрубные подающий и обратный патрубки. Стояки радиаторов ведут к радиаторам по кратчайшему пути — скрытые в стяжке или под напольным покрытием нижнего этажа.

Внимание. Деаэрация скрытых труб осуществляется автоматическими вентиляционными отверстиями, установленными на змеевике.

Крайне желательно установить распределительный коллектор в центре здания, чтобы все трубы были одинаковой длины.

Контурная система — это современная распределительная система, которая сохраняет преимущества системы «под ключ». Также есть дополнительные преимущества:

• Трубы, провода и распределительный шкаф скрыты в конструкции здания, что делает схему подходящей для всех интерьерных решений;
• удобная и простая регулировка (балансировка), органы управления расположены в одном месте — шкафу управления;
• Если термостатические гребенчатые клапаны оснащены сервоприводами и электронным блоком управления, нагрев воды в здании можно полностью автоматизировать.

Для подключения нагревателей к коллектору используются трубы из сшитого полиэтилена Ø10 мм (внутреннее сечение), защищенные теплоизоляционным кожухом. От котельной к коллектору подводят трубу диаметром 26 … 40 мм в зависимости от количества приемников.

Недостатки радиального распределения:

• Подвести трубопроводы к радиаторам в жилом доме сложно — нужно открыть излив или вырезать щели;
• Высокая стоимость материалов и рабочей силы;
• система не работает без помпы;
• Трубопроводы, размещенные внутри бетонного монолита, не подлежат модификации или замене.

Прокладка теплоизоляционных труб от коллектора до радиаторов в отдельных помещениях

Напоследок о преимуществах и недостатках

Во-первых, основными недостатками этого вида обогрева являются:

• значительные вложения при строительстве — расходы на приобретение материалов, устройств и оборудования берет на себя владелец дома;
• Необходимо контролировать работу ТЭЦ, дизельных и дровяных котлов для своевременной загрузки топлива;
• Есть вероятность протечки или размораживания компонентов системы отопления.

Вышеупомянутые дефекты нельзя назвать критическими. Вложение окупается со временем, и в случае нехватки средств вы сможете установить его самостоятельно. Вероятность протечки сводится к нулю за счет качественной сборки и заливки антифриза при периодическом включении обогрева.

Список достоинств намного внушительнее:

1. Универсальность. Для нагрева рабочего тела могут использоваться различные источники энергии и топлива. При необходимости можно установить от 2 до 4 разных котлов.
2. Широкий выбор аксессуаров. Строитель может выбрать схему и материалы в рамках личного бюджета — использовать недорогие полипропиленовые трубы, поставить пластинчатые ТЭНы и электрокотел.
3. Гибкость. Любую систему закрытого типа легко адаптировать под требования домовладельца, трубы укладываются закрытым или открытым способом. Исключение составляет самотечный распределитель (самотечный поток), установленный по строго определенным правилам.
4. Температура поверхности устройства не превышает 80 градусов, излучается нежное инфракрасное тепло, а воздух не сушится.
5. Параллельно с отоплением организовать горячее водоснабжение несложно — поставить и подключить к теплогенератору накопительный бойлер косвенного нагрева.
6. Есть возможность полной автоматизации и дистанционного управления отоплением — через GSM связь или Интернет.

Как вы уже поняли, данная публикация носит ознакомительный характер и будет полезна домовладельцам, которые еще не решили, как отапливать свой дом. Более подробную инструкцию по выбору отопительных приборов, труб и фитингов можно найти на других страницах нашего ресурса (в тексте статьи переходы выделены синим цветом).