Как устроить отопление частного дома своими руками: схемы организации автономной системы отопления

Особенности обогревательной системы

При проектировании системы отопления в частном доме предварительно просчитываются все ее особенности, учитываются все, даже самые незначительные, нюансы. Также проводится предварительная оценка эффективности работы.

Если в качестве проектировщика выступает профессионал, он обязательно ознакомится со всеми вашими требованиями к готовому результату и учтет все пожелания в работе

Безусловно, требования, противоречащие общепринятым техническим стандартам и нормам, во внимание приниматься не будут для проектирования

Какие же особенности газовое отопление загородных домов должно учитывать?

1. Общая рабочая мощность котла (или же котлов, если ваша система отопления предполагает наличие нескольких обогревательных котлов).
2. Мощность насоса (если речь идет о газовой отопительной системе, то наличие насоса, в принципе, можно считать обязательным фактором).
3. Особенности и основные параметры радиаторов (от этого напрямую будет зависеть обогрев вашего дома).
4. Возможность реализации системы «теплого пола» (довольно популярная и, пожалуй, одна из наиболее эффективных систем на сегодняшний день функция: площадь обогрева увеличивается в несколько раз).
5. Наличие бассейнов, джакузи, дополнительных кранов.

Внимательно отнесшись ко всем этим факторам, можно получить наиболее эффективную и качественно работающую систему отопления, полностью удовлетворяющую всем потребностям владельца дома (квартиры).

К слову, отопление газом на даче также рассчитывается по вышеуказанным параметрам.

Двухтрубный контур в частном доме

Для начала немного обобщим. Возьмём для примера расчет диаметра труб из полипропилена для отопления в частном доме. В основном для контура применяют изделия сечением 25 мм, а отводы к радиаторам ставят 20 мм. Благодаря тому, что размер труб для отопления в частном доме, использованных в качестве патрубков к батареям меньше, происходят следующие процессы:

скорость теплоносителя растет;
улучшается циркуляция в радиаторе;
батарея прогревается равномерно, что важно при нижнем подключении.

Также возможны комбинации диаметра основного контура 20 мм и отводов 16 мм.

Чтобы убедиться в вышеуказанных данных, можно провести расчет диаметра труб для отопления частного дома самостоятельно. Для этого потребуются следующие значения:

квадратура помещения.

Зная количество отапливаемых квадратных метров, мы можем рассчитать мощность котла и какой диаметр трубы выбрать для отопления. Чем мощнее нагреватель, тем большего сечения изделия можно использовать с ним в тандеме. Для обогрева одного квадратного метра помещения потребуется 0,1 кВт мощности котла. Данные справедливы если потолки составляют стандартные 2,5 м;

теплопотери.

Показатель зависит от региона и утепления стен. Суть в том, что чем больше теплопотери, тем мощнее должен быть нагреватель. Чтобы обойти сложные вычисления, которые в приблизительном расчете неуместны, просто нужно добавить 20% к мощности котла, рассчитанной выше;

скорость воды в контуре.

Допускается скорость теплоносителя в диапазоне от 0,2 до 1,5 м/с. При этом в большинстве расчетов диаметра труб для отопления с принудительной циркуляцией принято брать среднее значение в 0,6 м/с. При такой скорости исключается появление шума от трения теплоносителя об стенки;

насколько остывает теплоноситель.

Для этого от температуры подачи отнимают температуру обратки. Естественно, точных данных вы не можете знать, тем более что находитесь на этапе проектирования. Поэтому оперируйте средними данными, которые составляют 80 и 60 градусов, соответственно. Исходя из этого, теплопотери составляют 20 градусов.

Теперь сам расчет как подобрать диаметр трубы для отопления. Для этого возьмем формулу, в которой изначально есть две постоянные величины, сумма которых составляет 304,44.

Последнее действие – это извлечение корня квадратного из полученного результата. Для наглядности посчитаем, какого диаметра трубы использовать для отопления частного дома с одним этажом площадью 120 м2:

304,44 х (120 х 0,1 + 20%) / 20 / 0,6 = 368,328

Теперь вычислим корень квадратный из 368,328, что равно 19,11 мм. Перед тем как выбрать диаметр трубы для отопления, еще раз делаем акцент на том, что это так называемый условный проход. У изделий из разного материала отличается толщина стенок. Так, например, у полипропилена стенки толще, чем у металлопластика. Раз уж мы в качестве образца вяли полипропиленовый контур, продолжим рассматривать этот материал. В маркировке этих изделий указывается наружное сечение и толщина стенок. Методом отнимания узнаем нужную нам величину и подбираем в магазине.

Соотношение наружного и внутреннего диаметра полипропиленовых труб

Для удобства воспользуемся таблицей.

По результатам таблицы можно сделать вывод:

• если достаточно номинального давления в 10 атмосфер, то подходит наружное сечение трубы для отопления в 25 мм;
• если требуется номинальное давление в 20 или 25 атмосфер, то 32 мм.

Способы разводки отопления

В интерьере современного частного дома очень часто можно увидеть камин или печь, но чаще всего они являются элементами общего стиля помещения. В этом случае за тепло в доме отвечает одноконтурный или двухконтурный котел. Причем первый вариант используется только для обогрева комнат, котел второго типа параллельно служит для подачи тепла и подогрева воды.

Обустройство отопительной системы в частном доме может выполняться с использованием однотрубной и двухтрубной схемы разводки от котла отопления. Прежде чем выбрать один из вариантов следует подробнее изучить особенности и характеристики каждого типа, а также выявить их положительные стороны и недостатки.

Особенности организации системы отопления своими руками

Подключение отопления в частном доме своими руками начинается с монтажных работ по установке и обвязке котла. Если мощность прибора не превышает 60 кВт, его разрешается монтировать в кухонном помещении. Для более мощных теплогенераторов потребуется специальная котельная. Нагревательные приборы с открытой камерой сгорания, рассчитанные на сжигание разных видов топлива, нуждаются в хорошем притоке воздуха. Кроме того, потребуется дымоход, чтобы отводить продукты горения. Чтобы вода двигалась естественным образом, патрубок обратки котла должен находиться ниже, чем уровень батарей на первом этаже.

При установке теплогенератора необходимо учитывать минимально допустимые расстояния до стен и прочих приборов. Чаще всего эти указания имеются в прилагаемой к изделию инструкции.

При отсутствии специальных указаний при установке котла используются такие правила:

1. Ширина прохода с лицевой стороны котла должна быть не менее 1м.
2. Если нужды в обслуживании прибора с боковой и задней части не имеется, то там оставляется промежуток от 70 до 150 см.
3. Соседние приборы должны располагаться не ближе 70 см.
4. Если монтируются два котла рядом, то между ними должен быть проход в 1 м. Если установка проводится напротив, дистанция увеличивается до 2-х метров.
5. Монтаж подвесным способом дает возможность обойтись без боковых проходов: главное, чтобы был зазор спереди для простоты обслуживания.

Устройство и элементы однотрубной системы отопления

Однотрубная система, как уже говорилось, представляет собой замкнутый контур, включающий котел, магистральный трубопровод, радиаторы, расширительный бак, а также элементы, обеспечивающие циркуляцию теплоносителя. Циркуляция может быть естественной или принудительной.

При естественной циркуляции движение теплоносителя обеспечивается разной плотностью воды: менее плотная горячая вода под напором остывшей, поступающей из обратного контура, вытесняется в систему, поднимается по стояку до верхней точки, откуда происходит ее движение по магистральной трубе и разбор по радиаторам и другим элементам системы. Уклон трубы при этом должен быть не менее 3-5 градусов. Это условие не всегда можно выполнить, особенно в больших одноэтажных домах с протяженной системой отопления, ведь перепад высоты при таком уклоне составляет от 5 до 7 см на метр длины трубы.

Принудительная циркуляция осуществляется циркуляционным насосом, который устанавливают в обратной части контура прямо перед входом в котел. С помощью насоса создается давление, достаточное для сохранения температуры греющей воды в установленных пределах. Уклон магистральной трубы в системе с принудительной циркуляцией может быть значительно меньше – обычно достаточно бывает обеспечить перепад в 0,5 см на 1 метр длины трубы.

Циркуляционный насос для однотрубной системы отопления

Чтобы избежать застоя теплоносителя в случае отключения электроэнергии, в системах с принудительной циркуляцией устанавливают разгонный коллектор – трубу, поднимающую теплоноситель на высоту не менее полутора метров. В верхней точке разгонного коллектора выполняют отвод трубы в расширительный бак, назначение которого – регулирование давления в системе и исключение его аварийного повышения.

В современных системах устанавливают расширительные баки закрытого типа, исключающие контакт теплоносителя с воздухом. Внутри такого бака установлена гибкая мембрана, с одной стороны которой закачен воздух с избыточным давлением, с другой обеспечен выход теплоносителя. Их можно устанавливать в любом удобном месте системы.

Образец подключения расширительного бака к однотрубной системе отопления

Расширительные баки открытого типа проще в устройстве, но требую обязательной установки в верхней точке системы, кроме того, теплоноситель в них активно насыщается кислородом, что может привести к преждевременному выходу из строя стальных труб и радиаторов из-за активной коррозии.

Последовательность установки элементов такова:

• Нагревательный котел отопления (газовый, дизельный, твердотопливный, электрический или комбинированный);
• Разгонный коллектор с выходом на расширительный бак;
• Магистральный трубопровод, обходящий все помещения дома по заданному маршруту. В первую очередь необходимо провести контур в помещения, наиболее нуждающиеся в обогреве: детскую комнату, спальню, ванную, так как температура воды в начале контура всегда выше;
• Радиаторы, установленные в выбранных местах;
• Циркуляционный насос непосредственно перед входом обратной части контура в котел.

Однотрубное решение

нагревается и устремляется в подающие стояки

Существует два варианта установки. В первом случае часть теплоносителя проходит в радиаторы, другая — заполняет приборы теплоотдачи, находящиеся ниже. Поток воды регулируется по мере необходимости.

Проточный вариант предусматривает последовательное движение теплоносителя через все радиаторы, установленные по линии магистральной трубы. Обратно поступает, в отличие от первой схемы, только холодная вода. Проточная система не позволяет регулировать процесс обогрева.

На эффективность работы автономной системы влияет разница давления при входе и выходе. Оно отвечает за скорость теплоносителя. Относительно однотрубной схемы подключения следует заметить, что давление обеспечивается диаметром труб и высотой коллектора в начальной точке и его уменьшением в конечной.

Солнечная энергия самая экономная. Ресурс можно получать бесплатно, установив соответствующее оборудование — батарею, причем для ее нагрева совсем неважны градусы, а требуется лишь солнечный свет. Еще один альтернативный вид энергии — ветряки. Их используют в странах, где мало солнца. Возможно, что преимущества природной энергии подвигнет и вас на эксперимент, когда остро встанет вопрос доступности энергии.

Компоненты системы

До начала работ составляется проект будущей отопительной системы. Схема отопления частного дома с газовым котлом учитывает размер и местоположение постройки, на основе чего подбираются компоненты:

1. Теплогенератор

Вид отопительной системы определяется выбранным топливом. В зависимости от используемого топлива встречаются:

• Газовые котлы. Газ можно получать централизованно или создать собственное хранилище.
• Дизельные.

Экономный и надежный способ обогрева — газовый котелИсточник sedmoycanal.com

• На твердом топливе. Сырьем служит уголь, дрова, торф, топливные брикеты или пеллеты (древесные топливные гранулы).
• Электрические. Используются электролизные (электродные), индукционные аппараты, а также котлы на ТЭНах.
• Комбинированные. Популярны варианты — комбинации газа с твердым или жидким топливом.
• Универсальные. Конструкция имеет несколько топок для разных видов топлива.

2. Трубы

Монтаж газового отопления в частном доме предусматривает использование нескольких видов труб:

• Стальные. Встречаются обычные и оцинкованные изделия, которые соединяются как сварным, так и механическим (резьбовым) способом. Могут стать причиной аварии (разрыв), если допустить замерзании воды.
• Полимерные (пластиковые). Не подвержены коррозии, бесшумны, без проблем переносят мороз. Трубы обладают значительным коэффициентом теплового расширения и плохо справляются с высокими температурами (для обустройства дымохода и обвязки котла подходят только металлические трубы).

Медные трубы в разводке отопления частного дома газовым котломИсточник vizada.ru

• Металлопластиковые. Композитные (многослойные) изделия, надежные и долговечные. Монтаж проводится с помощью фитингов.
• Медные. Не боятся замораживания из-за своей пластичности, обладают высокой теплопроводностью (выше, чем у стальных изделий). Медные трубы подвержены электрохимической коррозии и к тому же дороги.

3. Расширительный бак

Вода обладает значительным тепловым расширением (при нагреве до 90°C ее объем увеличивается на 4%). Если в открытой (не герметичной) системе это не критично, то в закрытой (с принудительной циркуляцией) — чревато повреждением оборудования. Чтобы не испортить систему и компенсировать давление в трубах, в нее встраивают расширительный бак (гидроаккумулятор).

Расширительный бак представляет собой герметичный стальной (иногда нержавеющий) баллон, состоящий из двух отсеков. Между отсеками встроена гибкая мембрана, разделяющая горячий теплоноситель и сжатый давлением газ.

Алгоритм действия расширительного бакаИсточник kvartirnyj-remont.com

4. Радиаторы

Производители выпускают батареи для разных систем отопления; они различаются по материалу изготовления (чугун, сталь, алюминий, биметаллические радиаторы) и по количеству секций. Существует несколько типов радиаторов отопления:

• Секционные. Старые чугунные радиаторы и современные трубчатые стальные разновидности.
• Панельные. Стальные цельноштампованные, с нагревательными и конвекционными пластинами, от которых зависит тепловая мощность радиатора.
• Вертикальные (полотенцесушитель).
• Конвекторы.
• Системы «теплый пол».

5. Приборы и фурнитура

Система водяного отопления нуждается в контроле. Для этого предназначены:

• манометры;
• регулирующие и предохранительные клапаны (запорные вентили и терморегулирующие краны).

Манометр на расширительном баке контролирует давление в системе отопленияИсточник dvamolotka.ru

Альтернативные способы отопления

Нетрадиционные источники энергии все еще не могут полностью заменить традиционные, но их применение положительно повлияет на себестоимость основного отопления.

Человечество использует энергетические дары природы:

• солнце;
• ветер;
• тепло грунта или водоема.

Солнечные коллекторы

Самый простой способ получить дармовое тепло, к тому же не требующий затрат энергии. Коллектор представляет собой выставленный на солнце радиатор, который трубами соединен с теплоаккумулятором (большая бочка с водой).

В системе циркулирует теплоноситель, который нагревается в радиаторе, а затем отдает полученное тепло теплоаккумулятору. Последний посредством теплообменника греет рабочую среду для системы отопления.

Самыми эффективными являются вакуумные коллекторы, в которых трубки радиатора помещены в колбы с откачанным воздухом (теплоноситель как бы находится в термосе).

Ветрогенераторы

• ветрогенератор (для производства 4 кВт энергии понадобится 10-метровая крыльчатка);
• аккумулятор;
• инвертор для преобразования постоянного тока в переменный.

Слабое место системы – аккумулятор: стоит дорого, менять его приходится часто.

Тепловой насос

Устройство, полностью аналогичное тем, которые работают в холодильниках и кондиционерах, позволяет «выкачать» тепловую энергию из низкопотенциальных источников – грунта или воды с температурой +5 – +7 градусов.

Система требует электроснабжения, но за каждый кВт потраченной электроэнергии удается получить от 3 до 5 кВт тепла.

Принцип работы теплового насоса

Расчет системы отопления дома

Расчёт систем отопления частного дома – самое первое, с чего начинается проектирование такой системы. Мы будем говорить с вами о системе воздушного отопления – именно такие системы проектирует и устанавливает наша компания как в частных домах, так и в коммерческих зданиях и производственных помещениях. Отопление воздухом имеет массу преимуществ по сравнению с традиционными системами водяного отопления – более подробно об этом вы можете прочитать здесь.

Расчет системы – калькулятор онлайн

Для чего необходим предварительный расчет отопления в частном доме? Это требуется для выбора правильной мощности необходимого отопительного оборудования, позволяющей реализовать систему отопления, сбалансировано обеспечивающую теплом соответствующие помещения частного дома. Грамотный выбор оборудования и правильный расчёт мощности системы отопления частного дома позволят рационально компенсировать теплопотери от ограждающих конструкций и притока уличного воздуха на нужды вентиляции. Сами формулы для такого расчета достаточно сложны – поэтому мы предлагаем Вам воспользоваться онлайн расчетом (выше), или заполнив анкету (ниже) – в таком случае расчет произведет наш главный инженер, и эта услуга – совершенно бесплатная.

Как рассчитать отопление частного дома?

С чего начинается такой расчет? Во-первых, требуется определить максимальные теплопотери объекта (в нашем случае – это частный загородный дом) при наихудших погодных условиях (такой расчет ведется с учетом самой холодной пятидневки для данного региона). Рассчитывать систему отопления частного дома на коленке не получится – для этого используют специализированные формулы расчета и программы, позволяющие построить расчет на основе исходных данных о конструкции дома (стен, окон, кровли и т.д.). В результате полученных данных выбирается оборудование, полезная мощность которого должна быть больше или равна рассчитанному значению. В ходе расчёта системы отопления выбирается нужная модель канального воздухонагревателя (обычно это газовый воздухонагреватель, хотя мы можем использовать и другие типы обогревателей – водяной, электрический). Затем вычисляется максимальная производительность обогревателя по воздуху – иными словами, какой объем воздуха вентилятор данного оборудования нагнетает в единицу времени. Следует помнить, что производительность оборудования отличается в зависимости от предусмотренного режима его использования: так, например, при кондиционировании производительность больше, чем при отоплении. Поэтому если в перспективе планируется использовать кондиционер, то за исходное значение нужной производительности необходимо принимать расход воздуха именно в этом режиме – если же нет, то достаточно только значения в режиме отопления.

На следующем этапе расчёт систем воздушного отопления частного дома сводится к правильному определению конфигурации воздухораспределительной системы и расчёту сечений воздуховодов. Для наших систем мы используем бесфланцевые прямоугольные воздуховоды прямоугольного сечения – они просты в сборке, надежны и удобно располагаются в пространстве между конструктивными элементами дома. Поскольку воздушное отопление является низконапорной системой, то при ее построении необходимо учитывать определённые требования, например, минимизировать количество поворотов воздуховода – как магистрального, так и оконечных веток, идущих к решёткам. Статическое сопротивление трассы не должно превышать 100 Па. На основе производительности оборудования и конфигурации воздухораспределительной системы рассчитывается нужное сечение магистрального воздуховода. Количество оконечных веток определяется исходя из количества подающих решёток, необходимых для каждого конкретного помещения дома. В системе воздушного отопления дома обычно используются стандартные подающие решётки размером 250х100 мм с фиксированной пропускной способностью – она вычисляется с учетом минимальной скорости движения воздуха на выходе. Благодаря такой скорости в помещениях дома не ощущается движение воздуха, отсутствуют сквозняки и посторонний шум.

Конечная стоимость отопления частного дома рассчитывается после окончания этапа проектирования на основании спецификации с перечнем устанавливаемого оборудования и элементов системы воздухораспределения, а также дополнительных устройств контроля и автоматики. Чтобы произвести первоначальный расчет стоимости отопления, вы можете воспользоваться анкетой на расчет стоимости системы отопления ниже:

онлайн-калькулятором

Разводка труб системы отопления

Наибольшей популярностью пользуются 2 схемы: однотрубная и двухтрубная. Давайте рассмотрим что они из себя представляют.

Однотрубная система – самый элементарный вариант, однако, не самый эффективный. Она представляет собой замкнутый круг из труб, запорной арматуры, автоматики, центром которой является котел. От него вдоль нижнего плинтуса идет труба во все комнаты, подсоединяясь ко всем батареям и другим отопительным приборам.

Плюс схемы. простота монтажа, малое количество материала для сооружения схемы.

Минус. неравномерное распределение теплоносителя по радиаторам. Батареи в крайних комнатах будут прогреваться хуже, так как самые последние на пути движения воды. Однако эта проблема решается установкой насоса или увеличением количества секций в последних радиаторах .

Двухтрубная система – более эффективный способ, так как с его помощью решается проблема равномерного распределения воды по всем отопительным устройствам. Трубы можно располагать поверху (этот вариант предпочтительнее, потому что тогда вода сможет циркулировать по естественным причинам) или в нижней части (тогда потребуется насос).

Схема с естественной циркуляцией

Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.

Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:

1. Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
2. Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.
3. Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
4. Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.

Принципиальная схема самотечной разводки с циркуляционным насосом

В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.

Сфера применения и недостатки самотека

Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.

Разберем отрицательные стороны использования самотека:

• из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
• чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
• здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;
• затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
• схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
• увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.

Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.

Советы по проектированию

Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:

1. Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
2. Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
3. Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.
4. Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
5. На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
6. Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
7. Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.

Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.

Как вам статья?