Эффективное теплоснабжение частного дома

Какая система отопления лучше: однотрубная или двухтрубная?

Преимущества и недостатки однотрубных систем

Зная основные недостатки и достоинства однотрубной системы отопления, можно определяться с проектированием отопления в своем частном доме или загородной коттедже. Мы рекомендуем принимать решения только после осмотра объекта специалистом, но уже на начальных этапах проектирования вы можете оценить целесообразность такой системы для помещения.

Аргументы «против»

Самое большое различие, которое имеют однотрубная и двухтрубная система отопления – это последовательное соединение радиаторов, которое в процессе эксплуатации не позволяет регулировать интенсивность нагрева одного из них без последствий для последующих. То есть, если в спальне достаточно жарко и нужно убавить температуру, прижав вентиль на радиаторе, в других комнатах вода в батареях тоже будет остывать.

Второй серьезный минус – однотрубная система отопления дома требует более высокого давления теплоносителя в процессе эксплуатации.

Повышается мощность насосов в котельных – повышаются эксплуатационные расходы, появляется больше протечек, система чаще требует пополнения воды.

Не исключение и однотрубная система отопления частного дома: в такую систему обязательно нужно врезать насос, в то время как в двухтрубных системах теплоноситель может перемещаться самотеком.

Третий существенный недостаток – однотрубная система отопления дноэтажного дома должна иметь вертикальный розлив. То есть, емкость-расширитель обязательно должен устанавливаться на чердаке, в данном случае выполняющем роль технического этажа.

В случае, когда такая система устраивается в многоэтажном жилом доме, необходимо прибегнуть к дополнительным ухищрениям, чтобы обеспечить одинаковую температуру теплоносителя на каждом этаже.

Дело в том, что с вертикального излива вода по однотрубным системам отопления спускается вниз, последовательно проходя через радиаторы на каждом этаже. Разумеется, в каждом радиаторе она отдает часть температуры, доходя до первых этажей с потерей теплоэнергии едва ли не до 50%.

Поэтому при таких системах на каждом этаже ставят дополнительные перемычки, а на нижних этажах устанавливают большее количество секций радиатора, чем на верхних.

Аргументы «за»

Помимо всего вышеописанного эта система отопления имеет ряд плюсов, которые вполне могут уравновесить недостатки.

Во-первых, основные ее отрицательные стороны были характерны для советского времени, когда технический прогресс еще не совершил многих революционных переворотов в технологиях.

Сегодня однотрубная система отопления – одна из самых распространенных систем, особенно для частного строительства.

Во-вторых, большой плюс такой системы, разумеется, в экономии материалов. Соединительные трубы, обратные стояки, перемычки и подводы к радиаторам отопления – все это в сумме дает достаточную протяженность трубопровода, который стоит немалых средств. Однотрубная система отопления позволяет избежать монтажа лишних труб, серьезно сэкономив. Во-вторых, это гораздо эстетичнее выглядит.

В-третьих, есть множество технологических решений, которые избавляют от проблем, существовавших в таких системах буквально десяток лет назад.

На современные однотрубные системы отопления устанавливают термостатические клапаны, радиаторные регуляторы, специальные воздухоотводчики, балансировочные вентили, удобные шаровые краны.

В современных отопительных системах, использующих последовательную подачу теплоносителя, уже можно добиться понижения температуры в предшествующем радиаторе без ее снижения в последующих.

Зная основные особенности однотрубной и двухтрубной систем отопления, можно приступать к проектированию отопления в частном доме или загородной коттедже.

Тем не менее, мы рекомендуем приступать к монтажным работам только после осмотра объекта специалистом.

Монтаж системы отопления

Обустройство эффективно работающего автономного отопления – непростая задача. Можно, конечно, обратиться за помощью к специалистам, которые смонтируют трубную разводку, подключат к ней радиаторы и установят обогревательный котел. Однако монтаж отопления своими руками доступен домашним мастерам.

Пошаговая инструкция устройства отопления, как правильно сделать монтаж:

1. Установка нагревательного котла. Для него выбирается наиболее удобное место, упрощающее прокладку трубопровода и подключения к источнику топлива.
2. Монтаж радиаторов отопления. Обычно батареи устанавливают под оконными проемами, что положительно влияет на воздухообмен в помещении. Расстояние от подоконника до радиатора составляет 100 мм, от пола – 60 мм.
3. Устройство трубной разводки. Трубы с фитингами прокладывают закрытым (в конструкции пола) или открытым способом, поверх финишного напольного покрытия.

Трубы подключаются к радиаторам отопления, устанавливается запорная арматура, монтируются расширительные баки, циркуляционный насос, автоматические приборы безопасности и другое оборудование.

Способы циркуляции воды в системах отопления

Эффективность водяного отопления зависит от постоянной циркуляции теплоносителя по трубопроводам. Существует два способа перемещения горячей воды в замкнутом контуре отопления:

• Естественный способ циркуляции. Принцип перемещения горячей воды по трубам основан на естественной гравитации теплого теплоносителя движения вверх и стекания вниз по мере остывания. Чтобы естественная циркуляция была хорошей, необходимо монтировать трубную разводку с уклоном (на каждый 1 пог. метр труба должна опускаться на 10 мм).
• Принудительная циркуляция теплоносителя. В современных индивидуальных обогревательных линиях постоянное движение горячей воды по трубам обеспечивается циркуляционным насосом. Это электромеханическое устройство увеличивает скорость перемещения теплоносителя, что приводит к улучшению теплообмена.

Важно: Принудительный способ циркуляции воды зависит от бесперебойного электроснабжения и в случае отключения электричества система обогрева не будет работать.

Принцип работы водяного отопления

Основой функционирования системы отопления является непрерывная циркуляция среды, выполняющей роль теплоносителя. Во время движения по трубам от источника нагревания (котла) к обогревающим приборам и обратно осуществляется отдача тепловой энергии и обогрев помещений. В качестве теплоносителя может использоваться не только вода, но также воздух, пар или антифриз (в домах нерегулярного проживания). Однако водяные системы отопления получили наибольшее распространение.

При обустройстве традиционного отопления используются физические явления и законы – тепловое расширение воды, конвекция и гравитация. После нагревания посредством котла происходит расширения теплоносителя, из-за чего в трубопроводе возникает давление. Среда при этом теряет в своей плотности и весе. Находящаяся внизу более тяжелая и плотная холодная вода выталкивает нагретые порции вверх: это объясняет исключительно вертикальное позиционирование выходящей из котла подающей трубы.

Благодаря создаваемому давлению и конвекции теплоноситель циркулирует внутри батарей, постепенно отдавая им свое тепло. Этот обмен энергией и приводит к обогреву помещений. Возвращающаяся обратно вода обычно имеет невысокую температуру: после этого цикл начинается заново.

Отопление, функционирующее за счет естественной циркуляции, также носит название самотечного и гравитационного. Стабильную циркуляцию жидкости обеспечивает угол уклона горизонтальных труб системы. Обычно это – 2-3 мм на погонный метр. В результате нагревания теплоносителя в магистрали создается гидравлическое давление. Так как вода способна сжиматься, даже небольшое превышение нормы чревато серьезными последствиями. Чтобы этого не допустить, любой отопительный контур оснащается специальным компенсирующим приспособлением – расширительной емкостью.

Отопление тепловым насосом

Тепловые насосы высокотехнологичны и эффективны. Их применение в последние годы значительно набирает обороты. Особенно в загородных домах. Сущность теплового насоса заключается в заборе энергии из воды, воздуха и земли. Соответственно, разработано 3 модели: воздушная / водная / геотермальная.

Плюсов огромное количество:

• длительный срок службы, до 50 лет;
• безопасность: никаких выделений, грязи, отходов;
• экономный расход электроэнергии: выделяет примерно в 3 раза больше энергии, чем поглощает;
• дизель или бензин подходят для работы двигателя (когда не проведено электричество);
• система автоматическая, поэтому нет нужды доливать воду, контролировать;
• реверсивная функция позволяет в холода обогревать загородный дом, а в жару охлаждать;
• требования контролирующих органов не жесткие. 

Недостатки присутствуют в небольшом числе:

• дорого: главный минус тепловых насосов;
• компрессор громко работает, следовательно, котельную придется звукоизолировать. 

Владельцам загородных домов — садоводам нужно учитывать сущностную характеристику тепловых насосов. Они напитываются теплом из земли (геотермальные), поэтому почва охлаждается. Теплолюбивые саженцы на участке могут пострадать. 

Самостоятельное создание проекта отопления дома

Многие спрашивают, можно ли самому спроектировать СО своего дачного или загородного дома, не переплачивая за данную услугу специалистам? Можно, но застройщик должен обладать достаточными знаниями и не только в теплотехнике: любая отопительная система при неправильном конструировании может создать опасность для здоровья и жизни людей. Именно поэтому СО должна соответствовать действующим стандартам, нормам и правилам.

Если вы готовы и изучили данные документы, то наиболее правильным решением будет воспользоваться одной из программ для проектирования систем отопления. При выборе ПО следует руководствоваться следующими характеристиками:

1. Программа должна иметь возможность проведения расчетов для всех типов СО.
2. Используемый программный продукт должен обладать удобным интерфейсом.
3. В зависимости от задач, ПО должно иметь функцию графического построения схемы СО.
4. Программа должна иметь базы с характеристиками основного оборудования, запорных и балансировочных элементов, трубопровода и других приборов, использующихся в СО.
5. ПО должно иметь возможность выводить результат в виде таблиц или графиков.
6. Выбранный продукт должен иметь функцию распечатки результата на всех этапах создания системы отопления.

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

Что нужно учесть для правильного и быстрого монтажа отопления

Для того чтобы в холодное время года в своем загородном доме вы могли чувствовать себя комфортно, нужно уделить особое внимание некоторым аспектам монтажа отопительной системы

Зонирование

 Будет правильно, если планирование отопительной системы в частном доме начнется на этапе проектирования, а не когда дом уже будет построен. Не секрет, что чем дальше расположен радиатор от котла, тем температура в нем ниже. Для снижения воздействия этого эффекта желательно предусмотреть зонирование дома, когда более важные зоны будут располагаться ближе к котлу.

Зонирование и необходимый температурный режим:

Зона	Температура °C	Тип комнаты
Комфорта	22-24	Детская, ванная, комната для старших членов семьи
Спальная	21-25	Спальня
Жилая	18-27	Гостиная, столовая, рабочий кабинет
Хозяйственная	15-16	Кухня, мастерская, зимний сад
Прохладная	12	Прихожая, лестничная клетка
Подсобная	>0	Подсобные помещения

Материал для радиаторов

Зонирование не единственный момент, который нужно продумать при проектировании работы отопительной системы. Не меньшее значение имеет и материал, из которого сделаны радиаторы отопления (батареи).

Различные виды радиаторовИсточник k.sina.com.cn

Плюсы и минусы различных видов батарей:

Тип	Плюсы	Минусы
Биметаллические (сталь + алюминий)	Нет ограничений в использовании.	Дорогие
Алюминиевые	Хорошо отдают тепло, малая тепловая инерция, высокая теплопроводность.	Малая теплоемкость, непрочные: могут потечь от гидроударов
Стальные тонкостенные	Хороши для мягкой зимы с непродолжительным отопительным сезоном.	Непрочные: могут потечь от гидроударов, возможна коррозия
Чугунные	Практически вечные, недорогие.	Высокая тепловая инерция и теплопотери, тяжелые

Мощность радиатора

Для того чтобы не замерзнуть в частном доме, следует правильно рассчитать фактическую мощность радиатора. Отметим, что его паспортная мощность указывается из расчета для многоквартирных домов, где температура подачи составляет 90, а обратки – 70 °С.

Мощность радиатора для частного дома должна быть достаточной, чтобы прогреть помещение и в самые холодные дниИсточник www.allpbspb.ru

В частных домах эти температуры обычно близки к 80 и 60 °С соответственно. Опустим здесь математические выкладки, скажем лишь, что для частного дома паспортную мощность секции радиатора стоит умножить на коэффициент 0,865

Количество радиаторов

Самый простой вариант расчета основан на рекомендации СНИП: для обогрева одного кубометра помещения в панельном доме надо 41 Вт тепла, а в кирпичном 34 Вт. Пример: возьмем комнату площадью 18 кв. м, с высотой потолков 2,7 м. Получаем 18 * 2,7 * 41 = 1992,6 Вт. Допустим, реальная мощность радиатора (пересчитанная от паспортной 170 Вт) равна 170 * 0,865 = 147,05 Вт.

Однако понятно, что не все будут строить себе панельный дом. Для зданий из других строительных материалов существует более сложная формула.

• P – площадь комнаты;
• Q1 – коэффициент, учитывающий остекление;
• Q2 – теплоизоляция стен;
• Q3 – отношение площади окон к площади пола;
• Q4 – минимальная температура на улице зимой;
• Q5 – количество наружных стен в комнате;
• Q6 – тип помещения по степени обогрева;
• Q7 – высота потолков.

Газовая горелкаИсточник pennington.org.uk

Мощность котла

Неверно будет взять котел, просто равный по мощности сумме мощностей всех радиаторов. Эта мощность будет очень мала для нормального отапливания дома. Рассмотрим пример:

Пусть сумма мощностей всех радиаторов равна 10 кВт. Тогда мощность котла будет рассчитываться по формуле: мощность котла = (сумма мощностей всех радиаторов * теплопотери) / (сезонный коэффициент использования мощности * КПД котла) = (10 * 1,4) / (0,5 * 0,85) = 32,94 кВт. Коэффициент теплопотери в Московском регионе – 0,5; в Архангельске – 0,79; в Краснодаре – 0,35.

Затем выбираем котел с близкой к рассчитанной мощности из линейки котлов выбранного производителя.

Типы топлива

Еще одним важным фактором подготовки отопительной системы является вид топлива, используемого для обогрева.

Тип топлива: плюсы и минусы:

Тип	Вид	Плюсы	Минусы	Теплота сгорания МДж/кг (* МДж/м3)
Газовое топливо	Газ из магистрали	Экономично	Должна быть подведена магистраль	35-38
Твердое топливо	Уголь, дрова, паллеты	Зависимость от подачи	Для хранения нужно объемное, сухое помещение	15-25
Жидкое топливо	Дизель, мазут	Зависимость от подачи	Дорогое, для хранения потребуется закопанный в землю резервуар, который пожароопасен	42-42,5
Электричество	–	Эффективно, если использовать электрические радиаторы	Дорого	–

Выбор котла для закрытой отопительной системы

Комплексные системы теплоснабжения закрытого типа могут функционировать при использовании любого из видов топлива, включая газ, солярное масло, электричество и твердые материалы.

Такой расчет является весьма приблизительным, поскольку реальные показатели мощности зависят от целого ряда критериев, включая материал, использованный в качестве основы для здания, качество применяемой теплоизоляции, присутствие или отсутствие чердачного помещения и пр. Производительность же работы системы будет зависеть от того, сколько окон имеется в помещении и насколько грамотно они установлены.

Поэтому подобные мероприятия по расчету будет правильнее доверить специалистам, способным к тому же предоставить многочисленные фото- и видеоматериалы, помогающие в процессе сборки и подключения отопления. В противном случае ремонт системы теплоснабжения обойдется гораздо дороже процедуры ее правильного расчета.

Схемы подключения

На подключение радиаторов в каждой комнате дома уходит куча времени. Лучше, если это время будет проведено за карандашом и бумагой, а не с сопутствующей порчей материалов и трудовых ресурсов. Схема прокладки труб и их соединений должна быть досконально продумана.

Разные типы подключений имеют отличия в распределении итоговой мощности. Наиболее классическая схема — двухтрубная. При правильно подобранной скорости циркуляции обеспечивает равномерный нагрев каждого радиатора в системе и допускает возможность индивидуальной регулировки.

Однотрубная схема подключения — это, скорее, способ локальной группировки радиаторов. Например, три радиатора одной комнаты могут быть последовательно связаны трубой с установкой общего терморегулятора и запорной арматуры. Но как общий случай такое подключение невозможно.

1 — котел отопления; 2 — группа безопасности; 3 — радиаторы с диагональным подключением; 4 — кран Маевского; 5 — расширительный бак мембранного типа; 6 — вентиль для слива и наполнения системы; 7 — насос

Ленинградка — отдельная разновидность однотрубной системы, в которой радиаторы подключены через закорачивающий кран. Она допускает возможность регулирования, пусть и не такую гибкую, как при двухтрубной системе — при смене теплового режима придётся перенастраивать регуляторы по всей длине крыла.

Выбор схемы разводки осуществляется всегда с учётом особенностей планирования помещения. Например, при большом удалении котельной от жилых помещений радиаторы запитывают кольцом Тихельмана — аналогом двухтрубной системы, хорошо организующей магистральные и разводящие трубопроводы. Максимальной функциональностью и удобством настройки обладает система отопления построенная «звездой» с использованием коллекторной группы. Однако этот вариант требует значительных начальных вложений.

Мощность котла

1. Как выполнить тепловой расчет отопительной системы при известных параметрах отапливаемого дома?

Потребность дома в тепле рассчитывается по формуле Q=V*Dt*k/860, в которой:

• Q — мощность котла в киловаттах;
• V — отапливаемый объем (в м3);
• Dt — разница между уличной температурой и температурой в помещении;
• k — коэффициент теплопотерь, связанный с качеством утепления дома.

Распределение температур самой холодной пятидневки по территории России.

Вот значения санитарных норм для жилых помещений:

Описание помещения	Температура, С
Комната в середине дома, абсолютный минимум зимней температуры выше -31С	18
Комната в середине дома, абсолютный минимум зимней температуры ниже -31С	20
Угловая или торцевая комната, абсолютный минимум зимней температуры выше -31С	20
Угловая или торцевая комната, абсолютный минимум зимней температуры ниже -31С	22

Коэффициент утепления подбирается из следующего ряда:

Утепленный фасад, энергосберегающее остекление или тройные стеклопакеты — 0,6-0,9;

Наружное утепление фасада пенопластом.

• Стены в 2 кирпича, окна с остеклением в две нитки — 1-1,9;
• Стены толщиной в кирпич, окна с остеклением в одну нитку — 2-2,9;
• Полное отсутствие утепления (холодный склад, ангар) — 3-4.

Давайте в качестве примера рассчитаем проект системы отопления для следующих условий:

• Одноэтажный дом размером 6х8 метров с потолками высотой 3 метра расположен в Инкермане (температура самой холодной пятидневки — -11 С);
• Толщина каменных стен — около 50 см;
• Остекление окон — в одну нитку.

Я привел параметры вполне реального дома, стоящего прямо перед моими окнами.

Очевидно, что в небольшом по площади доме все комнаты будут угловыми или торцевыми. Поэтому внутреннюю температуру мы принимаем равной 20С.

Толщина стен и остекление окон дают коэффициент утепления 1,8 — 2,0.

Считаем: Q=6*8*3*(20 — -11)*2/860=10 КВт (с округлением до целого значения).

Наш выбор — 10-киловаттный котел.

Выводы

Нет ничего бесплатного, но мудрый подход к проблемам, вложения в выгодные предложения систем отопления обеспечивают значительную экономию денежных средств. Сделаем выводы касательно рассмотренных систем отопления.

Геотермальное отопление буквально бесплатно забирает тепло данное природой. Сравнительно приемлемая стоимость, особенно горизонтальной модели, простота эксплуатации – делают систему пригодной для отопления помещения в любую погоду (используя вертикальную систему).

Солнечные батареи послужат идеальным запасным/дополнительным источником тепла и электроэнергии в здании. Суровые условия: заснеженность, короткий световой день – не позволяют полноценно использовать солнечные системы.

Конденсационный котел, скомбинированный с теплым полом совершенно небесплатный способ, но максимально эффективный, отбивающий стоимость тщательным использованием топливных ресурсов.

Утепление дома повысит температуру внутри здания благодаря задержанию внутри имеющегося тепла. Эффективный способ стоит трудов и денег. Не является автономным, для задержания тепла внутри, необходимо тепло создать, используя другие системы отопления. Бывает невозможным провести грамотное утепление снаружи здания.

Покомнатная регулировка – способ сохранения денег, эффективного использования имеющихся обогревателей.

Слабые поодиночке, скомбинированные способы, системы, хитрости способны сохранить деньги, позволить получить «бесплатное» тепло.

Читайте так же: