Система отопления в частном доме

Как работают радиаторы отопления в частных домах: принцип действия

Радиаторы отопления в частном доме — это устройства, благодаря которым осуществляется передача тепла в помещение от теплоносителя. От площади нагревательной поверхности прибора зависит степень его теплопередающей способности. Открытый трубопровод служит в качестве дополнительной нагревательной поверхности.

В европейских странах наиболее распространенным является так называемое щадящее отопление, поскольку обычные отопительные системы высушивают воздух в комнате, а также электризуют его. В процессе того как работает радиатор отопления, на нем оседает пыль, которая затем поднимается с теплым воздухом вверх. Она начинает разлагаться на вещества, среди которых имеются достаточно вредные для здоровья человека.

Применив щадящее отопление, можно решить данную проблему. При этом температура нагреваемой поверхности не должна превышать 45 °С. Учитывая принцип работы радиатора отопления, на них устанавливают дополнительные ребра, которые позволяют увеличить площадь отопительных приборов.

Обычно отопительные приборы устанавливают в нишах стен под окнами, располагая вдоль стен в 1-2 ряда, иногда их закрывают сверху, используя декоративные панели. Однако в подавляющем большинстве случаев приборы размещают прямо на стенах под окнами. Длина отопительных приборов составляет не более 75% от длины оконного проема, на внутренних стенах же они не монтируются.

В зависимости от способа теплопередачи, типа нагревательной поверхности, материала, величины тепловой инерции выделяют несколько типов отопительных приборов: конвективные, радиационные, конвективно-радиационные. Все приборы могут быть либо с гладкой, либо с ребристой нагревательной поверхностью.

К отопительным приборам относятся ребристые трубы. Множество узких ребер позволяет увеличить площадь нагревательной поверхности. Устанавливают трубы, образуя несколько рядов. Данные отопительные приборы обладают невысокой стоимостью, компактностью. Их легко устанавливать.

Принцип действия радиатора отопления основан на совмещении принципов работы конвекторных и радиационных отопительных приборов. По своей конструкции он может быть секционным или панельным, изготавливается из металла.

В России наибольшее распространение получили секционные чугунные радиаторы. Они состоят из одно — или многоканальчатых секций, имеют каналы эллипсоидного или круглого сечения. Соединяются секции друг с другом с помощью ниппелей с резиновыми, паронитовыми либо картонными прокладками.

С целью предотвращения увеличения гидравлического давления используется расширительный бак (демпфер). Он не только представляет собой емкость для лишней воды, которая возникает после ее нагревания, но и восполняет недостаток жидкости при охлаждении воды. Расширительные баки могут быть как открытыми, так и закрытыми. В частных домах используются в основном последние.

Для подачи и вывода теплоносителя из отопительных приборов применяется теплопровод. В его состав входят подводки, стояки, магистрали и горизонтальные ветви. Водонагревательный котел и стояк соединяются между собой с помощью магистрали, а подводки выступают в качестве соединительных элементов между стояками и отопительными приборами. Стояк представляет собой трубу, соединяющую подводки с магистралью.

Критерии выбора котла для автономного отопления частного дома

При выборе типа котла для отопления не возникает альтернативны только в том случае, если к дому подведен газ, он является самым дешевым видом топлива и в сравнении с другими источниками (электроэнергия не рассматривается) имеет ряд эксплуатационных преимуществ – не требует места для хранения запасов, выделяют в окружающую среду меньше продуктов горения, не так интенсивно загрязняет дымоходную систему.

Основными параметрами, на которые обращают внимание при выборе котла, являются:

  • Мощность агрегата: напрямую связана с площадью отапливаемых помещений и температурным режимом, который обычно выбирают, руководствуясь строительными нормативами и ГОСТами.
  • Количество контуров: если в доме не организовано горячее водоснабжение, практичнее выбрать двухконтурную модель, которая может нагревать воду.
  • Место расположения: обычно агрегат устанавливают внизу в подвальном помещении на пол, встречаются и подвесные варианты для домов малой площади.
  • Материал изготовления агрегата и теплообменника: чугун, нержавеющая сталь, медь.
  • Вид камеры сгорания по способу подачи воздуха в топку: открытая или закрытая.
  • Наличие систем автоматического управления и контроля, возможность программирования режимов работы.
  • Способность котла работать с альтернативным топливом: актуально для жидкотопливных модификаций.

Рис. 14 Конструкция газового котла Rinnai

При выборе котла могут быть полезны следующие советы:

  • Если в доме отсутствует горячее водоснабжение, рациональное и дешевле выбрать двухконтурного модель котла, чем устанавливать отдельно одноконтурный агрегат и газовую колонку, электрический бойлер.
  • При пользовании электроэнергией ночной тариф обходится значительно дешевле дневного, в этом случае можно сэкономить на стоимости электроэнергии. Для этого ночью сильно прогревают весь дом за исключением спальных комнат, а днем отключают котел на длительное время или эксплуатируют его в режиме минимального обогрева.
  • Для надежного функционирования всех котлов, которыми управляет автоматика с питанием от электросети, следует приобрести электрогенератор с автоматическим включением при пропадании электричества – это позволит котельному оборудованию продолжить свою работу при аварийных ситуациях на линии электропередач.

Рис. 15 Устройство твердотопливного котла Kolton

Зонирование

Благодаря продуманному распределению тепловой энергии можно добиться не только создания комфортной атмосферы в доме, но и существенно сэкономить средства.

Перечень рекомендуемых температур для разных помещений:

  • Средний уровень комфортной температуры: + 20-24 градусов.
  • Температурный уровень в спальне желательно немного повысить до + 22-25 градусов.
  • Ванная, санузел, гостиная и прочие помещения, где жильцы квартиры бывают чаще всего, должны обогреваться в пределах от + 21 до + 24 градусов.
  • В столовой, кухне и рабочем кабинете температуру уменьшают до +18-22 градусов.
  • Прихожая, гараж и проходные помещения должны обогреваться в пределах + 12 градусов.

Способы подключения радиаторов

Различаться системы водяного отопления малоэтажных домов могут и по способу врезки батарей. Подключение радиаторов к магистралям производится методами:

  • боковым;
  • диагональным;
  • нижним.

Чаще всего при этом батареи врезаются в магистраль по второй схеме. В этом случае подводящая труба присоединяется к одному из верхних патрубков, а отводящая — к нижнему с противоположной стороны. Популярен диагональный метод прежде всего, благодаря тому, что при его использовании улучшается производительность радиаторов.

При нижнем подключении батареи имеют самый небольшой КПД, Однако такой способ врезки позволяет провести трубы под полом, что благотворно сказывается на внешнем виде помещения.

Боковое подключение батарей предполагает присоединение и подводящей, и отводящей трубы с одной стороны. При таком монтаже радиаторы в последующем работают с большей, чем при нижнем подключении производительностью, но с меньшей, чем при диагональной.

Правила организации газового отопления и советы по монтажу

Монтаж, обвязка и пуск газа должны выполнять люди имеющей допуск к этой работе. Проектирование и сборка схемы газового оборудования производят по СП 62.13330.2011, СП 60.13330.2012, СП 42-101-2003, и подобным нормативным документам.

Мощные газовые котлы (свыше 30 кВт) размещают в отдельном помещении. Есть обязательные требования к этому помещению:

  • Котельная должна площадью не меньше 4м2высота помещения не меньше 2,5м. Допустимо организовать котельную в подвале жилого дома;
  • Дверной проем должен быть не меньше 80см шириной. Устраиваются окна площадью 0,3 м2на 10 м2 площади помещения;
  • Для приборов с естественной тягой предусматривают вентиляционную систему в верхней части комнаты;
  • Высота дымохода должна быть выше конька на 50 см.

Отопление с принудительной и естественной циркуляцией теплоносителя

Схемы с двумя типами циркуляции

В те времена, когда циркуляционные насосы были большой редкостью или еще совсем не применялись в отопительных системах, использовалась естественная циркуляция горячей воды. Она происходила под действием законов физики. Такой подход к решению вопроса отопления считался оптимальным и никаких проблем не создавал. Но со временем научно-технический прогресс позволил совершенно по-другому подойти к решению этой задачи. Появились технологии, которые походили на системы центрального отопления. В них применялись насосы для создания давления внутри магистральных трубопроводов. Это было удобно и эффективно.

Небольшие циркуляционные насосы решили многие проблемы, касающиеся не только качества и эффективности отопления. Это оборудование создало условия, при которых можно было экономить топливо за счет равномерного распределения тепла внутри всей системы. И это оказалось серьезной причиной, по которой схема стала использоваться практически во всех частных домах.

Правда, созданные насосным оборудованием преимущества не всегда давали положительный эффект. И дело здесь не в качестве насосов или неправильной их установке. Дело в ситуации с подачей электроэнергии. К сожалению, отечественные поставщики электрического тока не могут гарантировать его беспрерывную подачу. Отключения и сниженное напряжение — дело обычное. А это большой минус для всей системы отопления с принудительной циркуляцией теплоносителя.

Котельная в доме

Правда, выход все-таки нашелся. Для бесперебойной работы отопления необходимо установить в магистраль байпас и вмонтировать в него насос. Получается достаточно простая схема. В байпас устанавливается циркуляционный насос, который с двух сторон отсекается вентилями. Их перекрывают, если последний перестает качать теплоноситель. А на прямой магистрали под байпасом тоже устанавливается отсекающий вентиль, который закрывается во время работы насоса.

Некоторые заказчики, чтобы исключить прерывистость работы, связанную с выходом из строя насоса, устанавливают в магистраль сразу два агрегата. Один будет основным, а второй запасным. Конечно, это потребует дополнительных вложений, но такой подход повышает эффективность работы системы отопления.

У многих может возникнуть вопрос — будет ли влиять потребление электроэнергии, которая затрачивается на работу насоса, на семейный бюджет? Затраты, конечно, есть, но современные циркуляционные насосы потребляют незначительное количество электрического тока, поэтому их использование существенно не влияет на бюджет. То же самое можно сказать и о шумовом эффекте, который, конечно, присутствует. Современное насосное оборудование является малошумным и практически не вибрирует. И это огромный плюс.

Обратите внимание, что циркуляционные насосы любого типа устанавливаются только на обратной магистрали около отопительного котла. Это делается с единственной целью — не подвергать различные уплотнительные материалы (кольца, манжеты и прочее) действию высоких температур, от которых они быстро выходят из строя

Как подбирается мощность и тип коммутации радиаторов

Перед тем, как сделать центральное отопление в частном доме, нужно определиться с количеством секций и размерами панельного радиатора. Для того, чтобы эти подсчеты были оптимальны, нужно знать количество тепла. То, каким образом его определять, было уже сказано выше, однако парочка моментов требует уточнения. Например, теплоотдача секции производителем указывается для условий, когда разница температуры теплоносителя и воздуха в помещении равняется 70 градусам. Это достигается лишь при прогреве воды в системе до +90 градусов, а это встречается нечасто.

Получается так, что реальная тепловая мощность будет заметно уступать указанной в паспорте. По этой причине для нормального обогрева жилища применяют радиаторы с полуторным запасом по теплоотдаче. Например, когда для комнаты нужно 2 кВт теплоты, потребуются приборы отопления мощностью не менее 2 х 1.5 = 3 кВт.

Для коммутации радиаторов со стояками используются несколько способов:

  • боковой односторонний;
  • диагональный разносторонний;
  • нижний.

Система водяного отопления

Одна из самых эксплуатируемых систем отопления в нашей стране – водяное отопление. Разводка труб в доме или квартире – привычное явление.

Принцип работы водяного отопления заключается в следующем: нагретая от котла вода естественным образом (или принудительным) циркулирует по трубам, отдавая тепло помещению. Учитывая то, что по ходу движение воды в местах соединения, на изгибе труб и т.д. образуется трение и местные сопротивления, многие системы оборудованы клапанами для обеспечения давления, сила которого равна потерям на сопротивление. Такая система водяного отопления называется системой с искусственной циркуляцией воды.

Система водяного отопления может быть конструктивно реализована по двум схемам:

Одноконтурная (система с замкнутой циркуляцией воды, ориентированная только на отопление)

Двухконтурная (система, ориентированная одновременно на отопление помещения и нагрев воды в водопроводе). Такая система требует использования специального двухконтурного котла.

Устройство водяного отопления предполагает 3 принципиально разные схемы разводки труб в комнатах.

Разводка труб отопления

Однотрубная система отопления дома

Схема однотрубной системы отопления представлена на фото.

Как видно из рисунка, трубы закольцованы, а радиаторы подключены по очереди. Таким образом, теплоноситель выходит из котла и поочередно проходит каждый из них. При этом стоит отметить, что температура теплоносителя постепенно снижается. Это существенный минус системы. Тем не менее, она достаточно распространена ввиду простоты, экономичности и возможности сделать однотрубную систему отопления своими руками.

Как снизить потери тепла при однотрубной системе отопления:

увеличить число секций в последних радиаторах (два-три последних);

увеличить температуру теплоносителя на выходе. Это, в свою очередь, повышает расходы на отопление;

обеспечить теплоносителю принудительную циркуляцию. Т.е., установить насос, который создаст в системе дополнительное давление заставляя воду циркулировать быстрее.

Двухтрубная система отопления дома

Схема двухтрубной системы отопления представлена на фото. Синим цветом выделена труба отработки, которая отводит охлажденный теплоноситель из радиатора в котел.

Двухтрубная система отопления дома с нижней разводкой – схема

Схема двухтрубной системы отопленияДвухтрубная система обеспечивает подачу теплоносителя к радиаторам без потери тепла. Ее разновидности показаны на фото. При параллельном подключении достигается экономия на материалах. При лучевом, появляется возможность регулировать температуру в каждой комнате отдельно.

Коллекторная (лучевая) разводка

Предполагает использование специального устройства – коллектора, которое собирает теплоноситель и распределяет по трубам к батареям. Схема сложная в реализации, поэтому используется редко.

Схема коллекторной (лучевой) разводки

Безусловным плюсом системы водяного отопления можно назвать ее безопасность.

К числу недостатков относят:

относительно трудно обогреть значительную площадь без значительных затрат (ввиду потерь тепла при циркуляции воды);

эстетический параметр. Разветвленную систему труб можно скрыть, пожертвовав некоторым количеством объема помещения, что не всегда удобно, или же оставить на виду;

большие по размеру радиаторы отопления;

вероятность появления воздушных пробок. Эта проблема возникает после спуска воды из системы.

Водяное отопление пола в доме

Водяной теплый пол представляет собой систему длинных пластиковых труб уложенных на основание чернового пола.

Система водяного отопления пола

Монтаж системы теплого водяного пола выполняется в три этапа:

укладка утеплителя или устройство чернового пола;

правильная разводка труб, которая не допускает множественных перегибов. Оба конца трубы подключаются к центральному отоплению. Через один конец поступает горячая вода, через второй – отводится обратно в систему.При укладке труб стоит помнить о высоком риске повреждения труб. Во-первых, при укладке (изгиб). Во-вторых, при эксплуатации, например, повреждение перфоратором. Чтобы не допустить этого, нужно составить подробную схему расположения труб;

заливка стяжки на систему труб.

Эта система может быть использована в качестве основной или дополнительной. Выбирая водяное отопление по полу, следует помнить, что в системе должен поддерживаться оптимальный температурный режим, потому что при минусе и отключенном отоплении вода в трубах замерзнет, что неизбежно приведет к их деформации. Собственно, это касается любой системы водяного отопления.

Как нужно выбирать трубы

Чаще всего при сборке водяных систем отопления в загородных домах используются металлопластиковые трубы. Материал этого типа отличается прочностью и простотой в монтаже. Также неплохим вариантом для сборки контуров отопительных систем считаются стальные и медные трубы.

Иногда разводку в загородных домах обустраивают и с использованием полипропилена. Однако трубы это разновидности для систем отопления считаются все же материалом не самым подходящим. Из-за не слишком высокой степени надежности в многоквартирных домах применение труб из полипропилена для обустройства систем отопления, к примеру, и вовсе запрещено.

Использование теплоносителя

Чаще всего именно такие системы применяют для качественного и полноценного отопления загородных домов, независимо от их размеров. Наиболее часто монтируют закрытые системы. Чтобы правильно их обустроить, понадобятся такие устройства, приборы и материалы:

1) газовый либо электрический, либо твердотопливный (или работающий на жидком топливе) котел;

2) отопительные приборы (радиаторы, батареи и т.д.), подключенные к системе с помощью труб соответствующих диаметров;

3) трубы, благодаря которым осуществляется процесс подачи нагретого теплоносителя от котла к батареям и обратно;

4) циркуляционный насос с характеристиками, необходимыми для безотказной работы всей системы, независимо от этажности здания;

5) закрытый расширительный бак и т.д.

Использование теплоносителя преимущества:

— такой вид отопления можно обустроить своими руками;

— экономия средств при использовании простой воды;

— в замкнутых контурах практически отпадает необходимость в постоянной подпитке свежей порции теплоносителя, поскольку он не испаряется так, как бывает в системах с расширительным баком открытого типа.

Использование теплоносителя недостатки:

— в системах замкнутого типа чаще всего применяют дистиллированную воду либо антифриз (они стоят дороже, чем обычная вода);

— для достаточного прогрева дома понадобиться некоторое время (особенно если не установлен циркуляционный насос);

— для высокой теплоотдачи стенок радиаторов отопления необходимо постоянно следить за чистотой их поверхности;

— если в такой системе произойдет разрыв, последствия могут обойтись значительными расходами (не только на ее восстановление, но и на ремонтные работы того участка, на котором это произошло);

— при минусовых температурах окружающей среды теплоноситель должен постоянно подогреваться с помощью источника тепла (в противном случае и трубы и радиаторы могут прийти в негодность).

Для удобного пользования системой подобного типа нужно избегать ситуаций, способных вызвать поломки. Например, если в холодное время года на даче приходится жить лишь изредка, но там установлен именно такой вид отопления, для того, чтобы не допустить возможность разрывов труб и батарей, нужно на время отсутствия выполнить следующие действия:

— либо слить всю воду через специально обустроенные спускные краны;

— либо залить в качестве теплоносителя антифриз (он способен не замерзать при минусовых температурах).

Рассмотрев все сильные и слабые стороны каждого вида отопления, можно принять правильное решение и приступить к подготовительным работам, связанным обустройством того из них, который будет наиболее приемлем в том или ином индивидуальном случае.

Подбор радиаторов

К подбору батарей необходимо подходить с особенным вниманием, т.к. это напрямую влияет на срок эксплуатации системы и уровень комфорта в жилище.. Наибольшей популярностью пользуются 4 вида радиаторов:

Наибольшей популярностью пользуются 4 вида радиаторов:

  1. Из чугуна.
  2. Из стали.
  3. Из алюминия.
  4. Биметаллические.

Наибольший уровень теплоотдачи и самый длительный срок службы – у чугунных радиаторов. Однако из-за большой массы чугуна установить эти обогреватели достаточно сложно. Отличной альтернативой выступают биметаллические изделия, демонстрирующие хорошую долговечность и отдачу тепла, при более высокой себестоимости. Что касается алюминиевых и стальных приборов, то использовать их не рекомендуется: первый вариант быстро выходит из строя, а второй вряд ли сможет обеспечить должный комфорт помещений во время сильных похолоданий.

Для правильного расчета числа радиаторных секций нужно умножить параметр теплопотерь на 1,2 (коэффициент запаса). Полученный результат делят на показатель тепловой мощности одной секции. Полученное число округляют в большую сторону. Более простым способом расчета секций является использование соотношения 1 секция/2 м2. Это справедливо лишь для помещений, где высота стен не превышает 3 м.

Наиболее оптимальным местом для установки радиаторов является участок под окном. Благодаря этому удается несколько уменьшить утечки тепла через оконный проем. С другой стороны, в таком положении батареи часть тепловой энергии будет поглощаться стеной, чего желательно не допускать. В таких случаях участок стены, возле которой монтируется батарея, оснащают специальным фольгированным экраном. Благодаря отражающим свойствам фольги тепловая энергия возвращается обратно в комнату.

Отопление частного дома электроэнергией

Оно может быть как основным, так и дополнительным. Нагрев происходит благодаря преобразованию электрической энергии в тепловую составляющую посредством электронагревателей трубчатого либо спирального типа.

Отопление с помощью электроэнергии преимущества:

— легкость установки;

— возможность транспортировки нагревателей из одного помещения в другое;

— простота эксплуатации.

Отопление с помощью электроэнергии недостатки:

— большие затраты на обогрев помещений по причине дороговизны электроэнергии;

— потребность в свежей порции чистого воздуха по причине сжигания кислорода внутри здания приборами подобного типа (помещения нужно часто проветривать);

— невозможность выполнения поставленных задач при отсутствии электроснабжения либо частых его перебоях.

Обогрев загородного дома с помощью отопительных приборов, работающих за счет электрической энергии, может быть оправданным в очень маленьких строениях, обладающих хорошим утеплением пола, фасада и потолка либо в качестве дополнительного отопления больших домов.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий