Отопление частного дома: виды, особенности, технология, пошаговая инструкция. Отопление частного дома своими руками — выбор подходящей схемы

Водяное отопление частного дома – популярное, но довольно дорогостоящее удовольствие, ведь нужно купить трубы, радиаторы, котел и пр. Поэтому будем экономить на монтаже, и в этом вам поможет наша статья.

Почему водяной обогрев?

В качестве носителя выступает вода, а ее теплоемкость в 4000 раз больше, чем у воздуха, и относится она к наиболее дешевым и доступным ресурсам. Но есть, и не одна, ложка дегтя. Процесс монтажа к простым не отнесешь, а если планируете устанавливать газовый котел, то нужно соответствующее разрешение, план и т. д. Кроме того, проводить работы возможно только на этапе строительства. А если вам нужно организовать подогрев пола, то схема становится еще сложнее.

Еще такое отопление требует постоянного контроля. Если собрались оставить жилье на длительный период зимой, то носитель следует слить. Иначе при минусовой температуре он превратится в лед и попросту разорвет трубопровод. Все знают, что в воде содержатся различные примеси, способствующие коррозии металлических элементов, которые содержит любая система. А отложения солей на внутренней части труб препятствуют свободной течи и ухудшают теплоотдачу. И, наконец, если не установить специальный спусковой клапан, в системе могут возникнуть воздушные пробки. Они тоже значительно снижают эффективность.

Виды конструкций для обогрева дома

Отопление с водой в качестве носителя имеет очень простой принцип работы, а его конструкция состоит из трех основных узлов: нагревательный элемент (котел), трубопровод, по которому проходит жидкость, и радиаторы. Последние нагреваются и отдают тепло окружающей среде. Теплоноситель постепенно остывает и, пройдя круг по системе, возвращается обратно в котел, и цикл повторяется заново.

Регулировать микроклимат можно двумя способами. Первый – настроить котел на нужную температуру, второй – изменить расход теплоносителя в конкретном радиаторе с помощью специального крана. Они устанавливаются на входе каждой батареи. Кроме того, встречается автоматическая регулировка посредством термостата. Если в доме установлена двухтрубная система, тогда перед каждым краном или термостатом необходимо поставить байпас.

Еще системы делятся на естественные и принудительные. В первом случае отопление функционирует независимо от электроэнергии, да и сама конструкция предельно проста. Жидкость течет по трубам за счет разности температур без помощи какого-либо насоса. Горячая вода имеет меньшую плотность и вес, поэтому стремится вверх, а остыв, уплотняется и возвращается назад в нагреватель. Минусы:

• большое количество труб;
• диаметр трубопровода должен обеспечить естественную циркуляцию;
• невозможно использовать современные радиаторы с малым сечением.

В принудительных системах циркуляция теплоносителя происходит за счет работы насоса, а все излишки жидкости попадают в расширительный бак. Для контроля давления предусмотрен манометр. К достоинствам следует отнести небольшой расход теплоносителя. Также тут можно устанавливать трубы любого диаметра, в том числе и малого. Система отличается высокой эффективностью. Недостаток только один – зависимость насоса от электроэнергии.

Какой может быть разводка?

Мы уже знаем виды систем водяного отопления частных домов, но прежде чем рассматривать особенности монтажа своими руками, следует более подробно поговорить о схемах: обсудить, какие они бывают, в чем заключаются достоинства и недостатками каждого варианта. Разводка может быть верхней или нижней, горизонтальной и вертикальной, а также комбинированной.

Встречаются однотрубные системы, в которых отопительные приборы подключаются последовательно, и жидкость проходит каждый из них по очереди. Естественно, она постепенно охлаждается, и чтобы компенсировать эту разницу температур, следует в конце магистрали устанавливать резисторы с большим количеством секций. В двухтрубных системах приборы подключаются к стояку параллельно. Достоинства – быстрая регулировка температуры и более равномерный нагрев жилья. Для коллекторного расположения труб характерно наличие двух соединенных трубопроводов (подающего и обратного). В этом случае возможен полный контроль всех батарей.

Внимания заслуживает популярная в частных домах схема водяного отопления, включающая дополнительно обогрев пола, а делая монтаж такой системы своими руками, вы получаете очень ощутимую экономию. В этом случае радиаторы могут выступать в качестве основных обогревающих элементов либо дополнительных.

Если система теплого пола функционирует не во всем доме, а только на некоторых участках, то в каждом отдельном контуре необходимо установить термостатический клапан. Это устройство снижает температуру возвращающейся из системы жидкости. Термостатическая головка реагирует на температуру воды, и если она слишком горячая, то клапан перекрывается. Когда расположение теплого пола далеко от коллектора, следует отдавать предпочтение специальным клапанам. Их можно разместить в настенном боксе, а благодаря конструкционным особенностям их легко подключить. Также совместно устанавливается и клапан обезвоздушивания. Этот способ хорош, если площадь теплого пола не превышает 15 квадратов.

А вот когда дом отапливается в основном посредством пола с подогревом, а радиаторы выполняют лишь дополнительную роль, то система состоит из двух отдельных функционирующих узлов. Каждая подсистема должна оснащаться насосом. Чтобы снизить температуру теплоносителя под поверхностью пола, необходимо использовать трехходовой смесительный клапан. Это устройство еще и регулирует мощность обогрева. А за нагревом радиаторов следят установленные на них термостаты.

Монтаж и требования безопасности

В этом пункте мы рассмотрим, как провести водяное отопление своими руками.

Как сделать водяное отопление частного дома своими руками - пошаговая схема

Шаг 1: Проект

Для начала выбираем подходящую схему и отображаем ее на бумаге. Учитывайте площади комнат, положение радиаторов, трубопровода, их размеры и пр. Такая зарисовка поможет правильно вычислить количество расходных материалов. Специальные программы значительно упростят все расчеты.

Шаг 2: Комплектующие

Кратко рассмотрим, каким может быть котел, батареи и трубы. Виды отопительных агрегатов в зависимости от используемого топлива бывают газовые, электрические, и комбинированные. Фаворитом среди этих вариантов по праву можно назвать газовые устройства. Водяные котлы бывают с насосом (для принудительной схемы отопления частного дома) или без него (естественная циркуляция), причем оба типа вполне можно установить своими руками. Отлично себя зарекомендовал двухконтурный агрегат, обеспечивающий не только тепло в доме, но и горячую воду.

Радиаторы делятся на стальные, чугунные, биметаллические и алюминиевые.

Порадуют ценой, но в то же время они подвержены коррозии, а если планируете сливать теплоноситель, то эксплуатационный срок значительно сократится. Чугун, напротив, можно сказать, вечный материал. Он долго нагревается, но и держит тепло длительное время. Но большой вес, не слишком привлекательный внешний вид и высокая стоимость значительно снизили популярность этого материала. На смену чугунным батареям пришли алюминиевые. Их вид весьма привлекателен, они быстро нагреваются и устойчивы к коррозии. Однако алюминий не переносит резких перепадов давления. Биметаллические резисторы славятся отличной теплоотдачей, правда, антикоррозионные свойства остались такие как у алюминия.

Стальной трубопровод потерял былую славу из-за малого эксплуатационного срока. Его вытеснил современный полипропилен. Легкий монтаж, возможность создать "цельную" конструкцию, приемлемая стоимость и надежность – все это неоспоримые плюсы. Хорошие характеристики имеют еще и медные трубы, но их стоимость далеко не всем по карману.

Шаг 3: Котел

Водяное отопление в частном доме построено так, что носитель нагревается котлом. Эта схема самая оптимальная в отсутствие централизованного снабжения. Поэтому выбирая место, где установить котел, следует учитывать расположение ввода газопровода или наличие электропроводки. Если речь идет о твердотопливном агрегате, то нужно произвести дополнительный монтаж дымовой трубы. Если отдаете предпочтение естественной циркуляции теплоносителя, тогда отопительный агрегат расположите так, чтобы ввод обратки был как можно ниже. В этом случае идеально подойдет подвальное помещение.

Шаг 4: Монтаж радиаторов

Батареи размещают под окнами либо около дверных проемов. Конструкция крепления зависит от материала резисторов и количества секций. Чем тяжелее они будут, тем в более надежной фиксации нуждаются. Между батареями и подоконниками следует оставлять зазор не менее 10 см, до пола должно быть более 6 см. Установив на каждый элемент запорную арматуру, вы сможете регулировать количество теплоносителя в батареях, а воздушный клапан поможет избежать нежелательных пробок.

Шаг 5: Разводка

Котел будет отправной точкой для монтажа трубопровода. При этом следует придерживаться выбранной и зарисованной на бумаге схеме. Если трубы видны, то речь идет об открытой разводке. С одной стороны, страдает эстетическая сторона, а с другой, любая течь останется на виду, и чтобы заменить поврежденный элемент, не нужно разбирать короб. Трубопровод можно еще и спрятать, замуровать в стене, сделать обшивку из гипсокартона и т. д. На этом этапе проводят подключение батарей, дополнительного оборудования (насоса, фильтров, блока безопасности, расширительного бачка и пр.).

Как бы хорошо ни был утеплён дом, в наших климатических условиях без искусственного обогрева не обойтись. Ведь в любом случае зимой будут потери тепла, а их нужно восполнять. Жителям многоквартирных домов выбирать особо ничего не приходится, там отопление обычно «идёт в комплекте» и мало что можно изменить. А вот в частном секторе проблемы проектирования и реализации отопительной системы возложены на домовладельца. Именно хозяин будет заниматься её управлением и обслуживанием. С одной стороны, это бремя: даже если будут приглашены специалисты, придётся разобраться в том, как провести отопление в частном доме, как система комплектуется и функционирует. Но также очевидно, что есть огромный плюс, потому как застройщик сам выбирает наиболее приемлемый именно для его условий вариант: вид топлива, отопительное устройство, способ разводки.

Принцип работы системы водяного отопления

Есть системы, где в качестве теплоносителя выступает воздух, либо производится его непосредственный нагрев прямо в помещениях. Мы же будем говорить о конструкциях, в которых используется жидкий теплоноситель (чаще всего вода), так как подавляющее большинство наших соотечественников отдают предпочтение именно им. Принцип работы довольно прост: котёл нагревает воду, вода движется по замкнутому контуру из труб, через поверхности радиаторов она отдаёт тепловую энергию воздуху в комнатах, вода остывает и снова попадает в котёл – цикл повторяется многократно.

Структура водяного отопления

Все жидкостные отопительные системы имеют схожий набор элементов:

Характер циркуляции теплоносителя

Жидкость в системе отопления может циркулировать естественным путём, или принудительно. Оба способа имеют свои достоинства и недостатки, их выбор существенно влияет на функционал системы:

• Принудительная циркуляция осуществляется электрическим насосом, который монтируется на трубе обратки или подачи. Повышенное давление в закрытой системе позволяет качественно отапливать большие дома, в том числе в несколько уровней, при этом температурный режим будет очень просто регулировать.
• Естественная циркуляция (гравитационная система) происходит за счёт того, что нагретая и остывшая вода отличается по плотности. Это открытые системы с нормальным давлением, тут не применяются зависимые от электричества устройства. Такой вариант хорошо подойдёт, если электроснабжение в посёлке нестабильное или отсутствует.

Гравитационные системы часто дополняют циркуляционным насосом, подключенным через байпас (параллельно). Так получают эффективное универсальное отопление, которое в случае обесточивания коттеджа тоже будет работать

Особенности монтажа отопления в частном доме

Так как провести отопление в доме всегда непросто, без проектирования начинать нельзя. Схемы и планы на бумаге – это только видимая часть айсберга, осязаемый результат труда инженера. Чтобы отопление было эффективным, необходимо точно определить количество тепла, которое дом будет терять в зимний период. Потом разрабатываются черновые варианты системы и производятся гидравлические расчёты, которые помогут подобрать правильное оборудование, выбрать сечение труб и способ разводки. Естественно, такими проблемами должны быть озадачены специалисты, застройщик же может в это время заняться другими вопросами, например, получить разрешительные документы для врезки в газовую магистраль.

Грамотный расчёт поможет рационально распределить тепловую производительность котла по всем комнатам. Показатели местных гидравлических сопротивлений и расхода теплоносителя всегда берутся во внимание

Что нужно для подключения газового котла

Необходимая мощность отопительного устройства определяется на стадии проектирования. Котёл должен обеспечить достаточно тепла, чтобы компенсировать его потери через ограждающие конструкции. Можно ориентироваться на цифру 1 кВт мощности на каждые десять квадратных метров площади здания в климате средней полосы РФ. Конечно, речь идёт о доме с хорошей теплоизоляцией.

Обратите внимание! Котлы могут обеспечить не только обогрев помещений, но также давать горячую воду для бытовых нужд. Тут есть два пути решения: купить двухконтурное устройство, либо в систему с одноконтурным котлом установить накопительный бак косвенного нагрева.

Бак косвенного нагрева не имеет ТЭНов, температура воды повышается за счёт змеевика-теплообменника, подсоединённого к отоплению.

В частных домах для отопительных устройств при необходимости оборудуют отдельное помещение – котельную, где, кроме генератора тепла, также располагают вспомогательные элементы. Особенно актуально это может быть, если конфигурация отопления предполагает наличие напольного котла, который для нормальной циркуляции, в гравитационной системе при расположении на первом этаже должен быть установлен в приямке. Заметим, что современные настенные модели компактны и красивы, они могут быть установлены в любой комнате, например, в кухне.

Для подключения газового котла необходимо позаботиться о подведении к нему электрического питания и водяных труб (холодная подающая, исходящая ветка ГВС). Естественно, где-то рядом уже должна быть газовая труба с краном на выходе. Что касается дымохода, то совсем не обязательно вести трубу через перекрытие на крышу, для турбированных газовых котлов можно применить коаксиальный дымоход, проходящий через наружную стену.

Обратите внимание! В помещении, где располагается котёл, необходимо установить датчик утечки газа.

Как монтируют трубопроводы

Трубы соединяют радиаторы с котлами, как правило, мы можем наблюдать своеобразное дерево, где основной контур, как ствол, выполнен большим диаметром, а от него к радиаторам отходят более тонкие трубы для подключения. В сложных системах могут использоваться трубы 3-4 разных диаметров, что позволяет в оптимальном количестве подавать теплоноситель в разные участки системы, при этом экономить на материалах сразу и на энергии – во время эксплуатации.

На данной схеме указана распространённая для частных домов градация диаметров

Выбор материала для труб отопления

Трубопроводы из металла хороши своей прочностью и стабильностью линейных размеров при нагревании. Обычная сталь в последнее время используется редко, так она слишком сильно подвержена коррозионным разрушениям, и в таких трубах быстро накапливаются отложения. Нержавейка и медь на порядок практичнее, но застройщиков вполне объяснимо отпугивает высокая стоимость материалов, а также сложная технология сборки таких трубопроводов.

Полимерные трубы намного проще в монтаже, во многом из-за этого особенно популярным стал полипропилен, который научились паять почти все домашние мастера. Трубы из сшитого полиэтилена собирают на пресс-фитингах, для этого необходимо иметь специальное дорогостоящее оборудование, но его можно взять на прокат – сама технология не сложная. По физическим свойствам нечто среднее между металлическими и полимерными образцами представляет собой металлопластиковая труба, которая собирается на резьбовых фитингах.

Пластиковые трубы дешевле, чем металлические, они долговечнее и обладают меньшим гидравлическим сопротивлением. Среди недостатков – большее температурное расширение полимеров, опасность механических повреждений.

Обратите внимание! Для создания отопительных систем необходимо использовать полипропиленовые трубы с внутренним армированием. Это может быть дополнительная фольгированная оболочка (её зачищают на краях перед пайкой), либо внутренний слой из стекловолокна.

Несколько способов провести трубы отопления в коттедже

Первое, что придётся выбирать – наличие/отсутствие отдельной подачи и обратки. По этому принципу выделяют такие виды:

• Двухтрубное отопление имеет отдельный подающий и отдельный обратный трубопровод. Радиаторы здесь легко регулируются и не зависят друг от друга, система хорошо справляется со своими задачами в доме любой площади.
• Однотрубное отопление имеет только одно кольцо (выполняет функции как обратки, так и подачи). Оно несколько дешевле, но его целесообразно использовать только в небольших домиках, где отопительных приборов немного. Главный потребительский недостаток подобных конфигураций – последний радиатор заметно холоднее первого.

В двухтрубных системах каждый радиатор запитывается носителем примерно одной температуры

Трубопроводы отопления можно вести как по полу (допустим, в стяжке или между лагами), так и в районе потолка (в том числе на чердаке). Если отопление собрать аккуратно, то трубы будут неплохо смотреться, даже если проложены открытым способом по стенам.

В частных домах почти всегда реализуется горизонтальная разводка. Вертикальные схемы с верхним розливом (подающий трубопровод, выходя из котла, поднимается и тянется вверху здания), где есть стояки, могут быть применены в коттеджах в несколько уровней, но они требуют больше капитальных вложений.

Отопительные приборы в системе отопления частного дома

По традиции у нас для теплообмена используются радиаторы, которые, как правило, монтируются под окнами. Здесь они взаимодействуют с холодным воздухом, нисходящим от оконных проёмов, и создают конвективное движение воздушных масс.

В зависимости от способа обвязки эффективность радиатора будет меняться

Чем больше площадь поверхности радиатора, тем больше тепла он может отдать. Набирая радиатор из разного количества секций, мы можем сделать отопительный прибор необходимой мощности. Но продуктивность батарей также зависит и от материала, например, алюминиевые и биметаллические модели считаются самыми производительными.

Обратите внимание! Для регулировки теплоотдачи радиаторы снабжаются специальными устройствами. Они могут управляться вручную, но есть и автоматические приспособления, которые изменяют интенсивность протока, реагируя на температуру воздуха в комнате.

Есть несколько вариантов обвязки радиаторов. Если боковое подключение в основном используют, если нужно провести отопление в квартире со стояками, то диагональное и нижнее подключение больше характерно для частного сектора, где распространена горизонтальная разводка трубопроводов. Диагональная обвязка отлично зарекомендовала себя с крупными батареями. Нижняя – наименее эффективная среди других видов, но в закрытых системах с циркуляционным насосом она работает хорошо и, кроме того, наиболее удобна для монтажа.

Обратите внимание! Если выбрана однотрубная система отопления, то она будет намного эффективнее и функциональнее, если радиаторы подключать параллельно трубопроводу. Это единственный способ, который позволит балансировать систему.

Для реализации параллельного подключения оставляют участок основного кольца, который будет пропускать теплоноситель даже в том случае, если краны на отопительном приборе полностью закрыты

О том, как правильно провести отопление в частном доме, можно говорить долго, но всё равно много важных нюансов останутся в тени. Между тем, цена ошибки тут слишком велика, а мелочей просто не существует. Именно поэтому мы настоятельно рекомендуем по максимуму воспользоваться помощью профессионалов, особенно по части проектирования и обвязки оборудования.

Видео: схема отопление частного дома своими руками

Индивидуальное отопление частного дома не только позволяет обеспечить себе желаемый комфорт. Оно важно и для общества в целом, и для сохранности окружающей среды. Кроме того, что при «точечном» отоплении исключаются теплопотери в магистралях (а это до 30% и более мощности ТЭЦ) и уменьшается необходимость к крупномасштабном промышленном строительстве, выброс парниковых газов становится рассредоточенным в пространстве и времени и куда легче «переваривается» естественным круговоротом веществ.

Примечание: при обычной весенней грозе в Подмосковье выделяется энергия примерно в 6-20 Мт тротилового эквивалента. А всего 100 кт ее же, выделившиеся мгновенно и в точке, на той же площади произведут катастрофические разрушения.

Полному выявлению преимуществ индивидуальных систем топления (СО) пока мешают 2 обстоятельства : технические новинки, обеспечивающие радикальную экономию топлива, очень дороги и окупаются за 20-40 лет, а профессиональное выполнение СО, помимо дороговизны, сковано стереотипами типового проектирования (невольный каламбур).При механическом переносе их на частные дома, спроектированные вразнобой, обогрев 1 куб. м их объема часто оказывается дороже, чем в квартире панельной многоэтажки, а расход топлива никак не лезет в экологические нормы. Поэтому для многих домовладельцев и застройщиков-частников вопрос, как сделать СО своими руками или хотя бы грамотно разработать ее схему, представляет животрепещущий интерес.

Данная статья – попытка осветить эти проблемы с точки зрения прежде всего минимизации расходов как на постройку СО, так и расходов на отопление в дальнейшем. Глобальная экономика, экология – это, конечно, очень важно. Но идти к ним нужно от благосостояния отдельных граждан, а не приносить жертвы некоему Левиафану.

Особый интерес как объект обогрева представляет собой двухэтажный дом. В массовом строительстве он невыгоден, там рентабельность напрямую зависит от этажности. Частники до недавнего времени вторых/полуторных этажей тоже избегали, сложно казалось и дороговато. Но с ростом цен на участки под застройку и налогов на землю и недвижимость этажи над первым становятся все актуальнее и для мелких домовладельцев.

Вместе с тем именно для полутора-двух этажного дома можно реализовать нетрадиционные схемы отопления, весьма экономные как по первоначальным расходам, так и в эксплуатации. Возможно, у строителя или теплотехника с «типовым» мышлением от взгляда на такой проект глаза выкатятся, но ведь работает! Греет!

Конечная наша цель – разработать автономное отопление с возможностью аварийного подключения альтернативных источников энергии, эксплуатационные расходы на которое не превысят таковых для квартиры в многоэтажке равной площади. Зарапортовались, милейший? Что ж, текст с инфографикой перед вами, читайте, судите сами.

Начальные положения

Взгляните на рис. Нет, это не конечный наш результат. Это схема отопления 2-этажного дома общей площадью 120-150 кв. м, разработанная по евростандарту DIN. Только схема СО, без обвязки котлов. Которая еще страхолюднее, а как в реале выглядит один лишь коллекторный узел, можете посмотреть на след. рис. справа. Сколько денег уйдет на одни лишь трубы-краны-темометры-манометры-крепеж? Не будем о грустном, поговорим лучше о динамике ставок по ипотеке. Черный юмор, простите.

Мы так делать не будем. Как попало – тоже. Мы для упрощения и удешевления СО используем тот факт, что понятие качества жизни нередко доводится до абсурда и превращается в свою противоположность. Применительно к данному случаю, во-первых, откажемся от управления электроникой и автоматического поддержания к комнатах заданной по отдельности температуры с точностью в плюс-минус 0,5 градуса. Человек не орхидея онцидиум Крамера, не виверра-кузиманза и не декоративный пони. Он сформировался отнюдь не в тепличных условиях и колебания температуры в 2-3 градуса в пределах диапазона комфортности ему только на пользу пойдут.

Второе, евростандарты терпеть не могут дышащих стен. Даже строительную древесину , а из живой строить в некоторых странах прямо запрещено. Почему – непонятно и нигде вразумительно не обосновано. Может быть, по той же причине, по которой стандартный евроиндивидуум под страхом мучительной смерти не станет есть дикие грибы и ягоды, но с удовольствием медленной струйкой пропускает в глотку виски-бурбон, в котором сивухи побольше, чем в сумской картофельной самогонке и от которого человека, привычного к крымским винам и армянскому коньяку, тут же выворачивает наизнанку.

Поконкретнее – в DIN заложена глухая , из-за чего приходится задавать промышленную норму циркуляции воздуха в 2 полных обмена в час. В итоге – теплопотери на вентиляцию составляют 60% общих. Мы же будем исходить из отечественной жилой нормы – 1 обмен/час и 40% вентиляционных теплопотерь. А в экстренных случаях (форсированный обогрев в аномальный мороз, перебои с энегоносителями) вспомним и о медицинском минимуме: человеку для дыхания требуется в среднем 7 куб. м воздуха в час.

Т.е., мы отказываемся от негласно сложившегося принципа «дайте нам коробку, а уж батареи в ней мы как-нибудь распихаем» и попробуем разработать комплексный проект СО в увязке с отапливаемым строением. Приоритетной задачей поставим себе всемерное снижение неустранимых теплопотерь, тогда и меры по утеплению дома окажутся куда действеннее и дешевле.

Наконец, положим, что мы не белоручки, а работа на себя не в тягость будет. Типовая СО предполагает сдачу заказчику под ключ, после чего строители, получив от хозяина причитающееся, уходят на другой объект. Нам же грех будет потратить 3-5 дней на настройку готовой системы под здание один раз и навсегда. Индивидуальное отопление, требующее настроечных работ, оказывается проще, дешевле, надежнее и создает больший комфорт, чем типовое, модифицированное под произвольную планировку; нам ведь в таком случае можно будет сузить запасы по расчетным коэффициентам.

О двух котлах

На схеме выше 2 котла, включенных последовательно, каскадом. И одинаковых, т.е. не под основное и аварийное топливо. Зачем?

Дело в том, что отопительные котлы держат паспортный КПД вниз до 10-12% от номинальной мощности, затем от резко падает. Но для форсированного обогрева в сильный мороз мощность котла нужно брать в 2-3 раза больше расчетной по усредненным климатическим показателям. Тогда предел ее регулировки падает до 3-5 крат, а для полного комфорта требуется регулировка в течение отопительного сезона раз в 10-20, смотря по местному климату. Вот и приходится ставить 2 котла номинальной (расчетной) мощности: включенные каскадно, они дадут как раз нужные пределы мощности не в ущерб запасу на форсаж.

Примечание: мы и здесь попробуем сэкономить – основной котел возьмем расчетной мощности с форсажным запасом, а для затяжного межсезонья или аномальных холодов подключим простенький и дешевый на дополнительном или альтернативном энергоносителе. Включать/выключать его придется вручную, но уж потерпим ради экономии.

О чем нужно помнить!

Есть такое фундаментальное научное понятие – энтропия. Оно, грубо говоря, означает всеобщее стремление к беспорядку. Все на свете хочет затеряться, замусориться, запылиться, расползтись, рассыпаться, растечься. Для поддержания порядка приходится тратить некоторую энергию . Что это значит применительно в СО, разберем на примере. Кстати, энтропия и родилась из термодинамики.

Допустим, ударил мороз или потребовалось усиленное проветривание. Котел «поддал жару», а потом, когда необходимость форсажа прошла, притух ниже номинала, пока СО не остынет. Поскольку теплопотери всегда направлены наружу, на форсированный прогрев потребуется больше времени, чем на уменьшенный во время остывания СО. Это явление называется тепловым гистерезисом и обусловлено тепловой инерцией котла и СО. Куда и как девается энергия излишне сожженного топлива – вопрос интересный для физика, но требующий долгого обсуждения, поэтому просто примем к сведению: тепловой инерции СО нужно добиваться как можно меньшей. В частности – не использовать излишне мощные котлы.

Если, к примеру, по широте души русской купить котел мощности в 5-7 раз больше расчетной, то к уменьшению КПД на нижнем пределе мощности заметно прибавятся и теплопотери на гистерезис, котел-то большой, объем его рубашки сравним с объемом труб и радиаторов. А потом приходится читать на форумах: «Они чем-то газ разбавляют! По теплорасчету выходит расход 170 кубов в месяц, а Будерус жрет 380!» Конечно, жрет. А куда ему деваться, если вместо честно заслуженного на фирменных испытаниях КПД в 85% его заставляют работать еле на сорока. Воды-то в рубашке от этого не убавляется.

Чем греться?

Ну что ж, пора и к делу. И первым делом разберемся, какие виды отопления бывают и какое себе выбрать. Т.е., выберем теплоноситель, из него вытекает и все остальное.

Воздух

Естественную циркуляцию теплого воздуха в помещении создают отопительные печи. Мы к ним вернемся ненадолго в конце, но пока отметим как факт: теплоемкость воздуха очень мала, и для полноценного воздушного отопления необходим либо воздухонагреватель большой площади, либо достаточно интенсивный конвективный поток.

Первый случай – . Нагретый воздух в комнате с теплым полом мало соприкасается со стенами и окнами, а его температура невысока. Тепловая инерция очень мала, т.к. она прямо зависит от теплоемкости теплоносителя. Поэтому теплопотери оказываются ниже, чем при обогреве радиаторами, в 1,4-1,7 раза. Одно плохо: протолкнуть первичный теплоноситель через замурованную в пол длинную тонкую трубку трудно, поэтому для теплого пола необходим отдельный циркуляционный насос. Если электричество пропадет, он остановится и пол перестанет греть.

Из-за высокой эффективности в сочетании с энергозависимостью теплые полы желательно применять в помещениях, не требующих ровного температурного режима, но интенсивно теряющих тепло: в прихожих, коридорах, холлах. В спальне или детской нежелательно – повышенный комфорт при меньших расходах не окупает риска внезапного выстуживания ночью.

Второй случай – полностью воздушная СО от печи-калорифера в подвале через систему воздуховодов. В зданиях не выше 2-х этажей воздушно-конвекционная СО может быть очень экономичной, затем ее КПД стремительно падает. Она широко применялась в древности, но уже в Средние Века вследствие роста этажности зданий вышла из употребления. В настоящее время методика расчета воздушно-конвекционной СО отсутствует, поэтому ее постройка – удел любителей технических экспериментов на себе.

Пар

Отопление перегретым водяным паром под давлением почти начисто лишено тепловой инерции и при прочих равных условиях позволяет уменьшить мощность котла (и расход топлива) на 20-30% Однако использование паровых СО разрешено только в производственных помещениях при непрерывном квалифицированном присмотре и уходе за системой: вероятность аварии существенна, перегретый пар чрезвычайно, даже смертельно, травмоопасен , а паровые радиаторы нагреваются до 120-140 градусов. Сборка паровой СО сложна и трудоемка, т.к. единственно возможный материал для компонентов системы – сталь.

Вода и антифриз

На сегодняшний день оптимальным вариантом для частного жилого дома является водяное отопление : теплоемкость воды больше, чем у большинства прочих жидкостей, что позволяет сделать СО компактнее, но вязкость ее невелика. Это позволяет добиться небольшой тепловой инерции за счет ускорения оборота теплоносителя в системе; как – об этом далее. Для построения водяной СО можно использовать пластики, что облегчает работу и уменьшает дополнительные теплопотери.

Что касается растворов этиленгликоля в воде – антифризов – то их теплотехнические свойства ничуть не хуже. Но антифризы дороги, токсичны, поэтому требуется тщательная и долговечная герметизация системы. Кроме того, ограничивается выбор типа котла и удорожается его обвязка, т.к. использование аварийного сброса перегревшегося теплоносителя в канализацию исключено.

СО на антифризе желательно использовать во временно обитаемых зданиях , скажем, сдаваемых в аренду зимой. Но для них тогда потребуется обеспечить независимое электроснабжение – обвязка котлов на антифризе, как правило, электромеханическая и управляется электроникой. Дороже будет и сама СО: ее арматура должна быть рассчитана и на минусовой температурный диапазон, а конструкция исключать осаждение водного конденсата из наружного воздуха.

Чем топить?

Второй основной вопрос – топливо для котла. Самый экономичный вариант – газовое отопление на природном газе . По соотношению энергоемкости и цены он пока не имеет себе равных. 1 кДж из сжиженного баллонного пропан-бутана обходится примерно втрое дороже, кроме того, 30 кг газа в стандартном 50 л баллоне на сутки хватает только южнее Ростова-на-Дону. Электричество как основной энергоноситель тоже пока не вариант: его энерговыделение, с учетом КПД системы, 0,95 кВт тепла на 1 кВт от сети, а стоит 1 кВт/ч 3 руб.

Примечание: в некоторых случаях применение стационарных отопительных электроприборов все же может быть оправдано, см. далее.

Но чем тогда топить, если дом без газа? Решим эту задачу так: определим потребный общий запас энергии топлива в целом за сезон, по нему и энергоемкости (теплотворной способности) топлива объем его закупки, а там уже по местным ценам решим, под какое топливо нужен котел. Эта же методика применима и к аварийному дополнительному котлу.

Примечание: теплотворная способность древесины сильно зависит от ее влажности. При отсыревании дерева от комнатно-сухого (15% влажности) до хранившегося в открытой поленнице (60% влажности) теплотворная способность падает в 2,5 раза.

Теплотворную способность разных видов топлива см. в таблице справа. Древесное топливо предполагается комнатно-сухим. Точнее с местным видом топлива можно определиться у его поставщика и/или у муниципальных теплотехников. Чтобы привести к ней мощность котла, нужно вспомнить, что 1 Вт = 1Дж/с. Т.е., определим сначала, сколько кВт должен развивать котел в среднем за отопительный сезон:

P = (ξp)/η (1),

где η – паспортный КПД котла;

ξ – сезонный коэффициент использования мощности котла.

Для Москвы ξ = 0,5, к Архангельску он пропорционально увеличивается до 0,79, а к Краснодару также пропорционально падает до 0,35.

Теперь умножаем P (в киловаттах) на 3,6 (столько килосекунд в часе) и на 24, количество часов в сутках, получим среднесуточное энергопотребление СО:

e(кДж) = 86,4t(1000с)*P(кВт) (2),

и, умножив его на продолжительность отопительного сезона в сутках, получим полную сезонную энергопотребность на отопление E. Поделив его на теплотворную способность топлива Q, получим закупочный вес топлива в килограммах:

M(кг) = E(кДж)/Q(кДж/кг) (3),

ну, а сколько килограмм в тонне, это уж все знают. Осталось сравнить цены и определиться, что дешевле будет.

Примечание: иногда в справочниках дают теплотворную способность топлива в килокалориях (ккал) на кг. Перевод в джоули прост: 1 Дж = 0,2388 кал, а 1 кал = 4,3 Дж.

Точно так же рассчитывается расход газа, только везде вместо килограммов будут кубометры. Чтобы получить среднемесячный расход газа (это может понадобиться при верстке семейного бюджета), общий расход просто делим на число месяцев в отопительном сезоне.

Примечание: в интернет-справочниках, калькуляторах теплопотерь, торговых декларациях и пр. можно встретить теплотворную способность в кВт/кг или кВт/куб.м. Не верьте этим данным – ватт и его производные это единицы мощности, энерговыделения в единицу времени. Если тут же не указано, за какое время было сожжено топливо, что получились такие цифры, это филькина грамота. Для расчета количества топлива и расходов на него нужно знать полное энерговыделение независимо от времени его использования, т.к. платим мы за энергию, а не за мощность. А как ее определить, если неизвестно, сколько времени эти киловатты выделялись? Если 1 кг топлива полностью сгорел за 1 с, развив мощность в 1 кВт, то энергии в этом килограмме 1 кДж. А если он с той же мощностью горел 1 час, то энергии выделилось 3600 кДж или 3,6 Мдж. По умолчанию предполагается, что имеется в виду (кВт*ч)/кг, тогда выходит тоже единица энергии, с размерностью той же, что у джоуля. Но торговцы, втихаря убрав *ч (опечатка вроде), бессовестно вписывают в графу любую разводную ахинею, и никак не проверишь.

Отопление в доме

Расчет отопления для своего дома мы будем производить в следующем порядке:

• Набросаем эскизный проект дома, исходя из доступных средств и участка под застройку.
• Проведем зонирование дома по степени необходимой комфортности помещений.
• Найдем теплопотери для каждой комнаты в отдельности.
• При необходимости, если разрабатывается СО для новостройки, доработаем эскизный проект.
• Разместим в комнатах отопительные приборы: батареи радиаторов и, возможно, дополнительные стационарные обогреватели.
• Также для каждой комнаты определим суммарную тепловую мощность радиаторов, а по ней – требуемое количество секций.
• Выберем систему построения СО и схему разводки теплоносителя, а по ним – дополнительные поправочные коэффициенты для расчета мощности котла. Здесь же определимся, что будем делать сами, а для чего придется нанимать мастеров.
• Рассчитаем, пользуясь основным (обязательными) и дополнительными коэффициентами, требуемую мощность котла.

После этого останется рассчитать метраж и номенклатуру труб, количество и номенклатуру соединителей, вентилей, устройств автоматики, характер и объем работ, требуемые инструмент и материалы и пр. По данным расчета составляется смета на постройку СО, но это предмет отдельного серьезного разговора. Здесь мы ограничимся расчетом котла, т.к. методика расчета расхода топлива уже приведена выше.

Зоны комфортности

Основа экономного расходования энергии на отопление – тщательное зонирование дома по требуемой/допустимой степени комфортности комнат. Частному домовладельцу, не стесненному типовыми нормами и затратами на оплату специалистов-проектировщиков, можно рекомендовать зонирование здания более детальное, чем принято при массовой застройке под потенциальных покупателей, но сильнее экономящее тепло:

1. Зона полного комфорта – температурный диапазон 22-24 градуса, не более 2-х наружных стен. Сюда относятся , (особенно – ), комнаты престарелых родителей, тренажерный зал, и т.п.
2. Спальная зона – кроме , это комнаты общего назначения, где сосредоточена вся личная жизнь их обитателей: гостевые, комнаты прислуги, помещения, сдаваемые в аренду. Температурный диапазон – 21-25 градусов.
3. Жилая зона – , столовая, рабочий кабинет для умственного труда, будуар хозяйки и пр. Температурный диапазон – по санитарной норме, 18-27 градусов.
4. Хозяйственная зона – здесь люди активно работают полностью одетыми по сезону. Скорее всего, имеются источники дополнительного обогрева. Сюда относятся кухня, домашняя мастерская, зимний сад и т.п. Верхний предел температуры не нормируется, нижний в отсутствие людей может опускаться до 15-16 градусов.
5. Зона временного пользования, или проходная зона – , лесничная клетка, гараж и т.п. Т.к. люди здесь появляются мимоходом и в верхней одежде, то нижний температурный предел задается в 12 градусов. Для обогрева целесообразно использовать теплый пол или потолочные инфракрасные (ИК) излучатели, о них см. далее, в разделе об электрообогреве. Радиаторы отопления – аварийные, временно включающиеся для защиты котла от перегрева.
6. Подсобная зона – в помещениях этой зоны источники тепла не устанавливаются, температурный диапазон вообще не нормируется, лишь бы выше нуля было. Обогрев осуществляется за счет теплопередачи из соседних помещений. Здесь также можно ставить аварийные радиаторы СО.

Планировка

Если СО проектируется для уже построенного дома, то ничего не попишешь – зонировать придется то, что есть и теплопотери выйдут какие получатся. Но все равно меньше, чем по стандартным методикам расчета. Если же СО вписывается в дом на этапе предварительного проектирования, то нужно руководствоваться следующими правилами:

• На комнату комфортную должно приходиться не более 2-х наружных стен, т.е. не более 1 наружного угла. Теплопотери через углы максимальны.
• Для котла, пусть и настенного, лучше выделить отдельное помещение, это повысит его среднесезонный КПД. Минимальные требования по противопожарным правилам – объем от 8 куб. м, высота потолка от 2,4 м, обязательно должно быть открывающееся окно площади от 10% площади пола котельной, необходим свободный приток воздуха либо через щель под дверью от 40 мм, либо через решетку с воздушным фильтром в ней (желательно), либо через приточные клапаны с улицы. В котельной обязателен отдельный дымоход, не сообщающийся с общей вентиляцией и другими дымовыми каналами (скажем, с дымоходом камина). Отделка – из негорючих материалов, перегородки со смежными комнатами – не менее чем в кирпич (27 см).
• Комнаты 1-й зоны желательно располагать смежными с котельной (топочной), чтобы полнее использовать бросовое тепло котла. Но дверь в котельную нужно делать либо с улицы, либо из комнат нежилых зон – хозяйственной, проходной, подсобной, кроме гаража.
• Санузел предпочтительно располагать либо тоже смежным с котельной, либо поближе к центру здания.
• Помещения хозяйственной, проходной и подсобной зон следует размещать с углах, у наветренной, северной или северо-восточной стен.
• Комнаты хозяйственной зоны, кроме того, желательно использовать в качестве тепловых буферов между 1-3 и 5-6 зонами.

Примеры стандартного (по типовым, но с умом примененным нормам) и нестандартного планировочных решений показаны на рис. Обозначения: Г – гостиная, С – спальня хозяев, Д – детская, КР – комната родителей хозяев (для бабушки), К – кухня, Каб – рабочий кабинет хозяина, Тл – туалет, Вн – ванная, Гр – гардеробная, П – прихожая, Т – топочная (котельная), Ч – чулан, Х – холл, Ф – фонарь над холлом из поликарбоната на плоской крыше, Гар – гараж.

Оба дома имеют общую площадь менее 150 кв. м, а под застройку для них достаточно 4-х соток, и еще остается место для газона и садика на задворках. Тем не менее, гостиную в 30-35 квадратов и спальню в 15-20 квадратов может себе позволить далеко не каждый обеспеченный горожанин.

Дом слева – для семьи со сложившимся укладом и традиционным мышлением. Детскую отнесли в угол, а бабушкину комнату к топочной потому, что первенец уродился крепышом, а старушке полезно погреть косточки. Если бабушка, по ее собственным словам, заживется на свете до тех пор, пока не понадобится вторая детская, хозяин согласен уступить ей кабинет.

Дом справа – для молодой самостоятельной семьи. Благодаря довольно большому холлу неправильной формы удалось распихать все-таки (по выражению проектировщика) двери в комнаты и затолкать санузел в центр здания. Крыша встроенного гаража (он не на цоколе и потолок в нем ниже) более чем на 1,5 м ниже крыши дома. К тому времени, когда родители расплатятся по ипотеке и понадобится вторая детская, над гаражом предполагается надстроить полуторный этаж из одной большой комнаты и отдать ее старшей дочери.

Расчет теплопотерь

Теплопотери комнат 1-4 будем рассчитывать как принято, без учета внутреннего теплообмена в здании. 5 и 6 будем считать на все 4 стены, а то и на все 5-6 стен, если речь идет о нестандартной планировке. Для расчета нам понадобятся, кроме знания конструкции стены и толщины составляющих ее слоев в метрах, следующие величины:

1. Тепловое сопротивление материалов Rt или удельные теплопотери материалов qп.
2. Средняя температура января (или самого холодного месяца в вашей местности), ее можно узнать в местной метеослужбе или на сайте Росгидромета, или на сайте местного муниципалитета.
3. Средняя температура за зиму, сведения – там же.
4. Коэффициент сезонного использования мощности котла, уже применявшийся выше.

Примечание: удельные теплопотери иногда даются в ккал/м*час, тогда их нужно переводить в Вт/м^2, пользуясь соотношениями между джоулем и калорией и между джоулем и ваттом.

При типовом проектировании расчет теплопотерь ведут по их удельным значениям и температуре самой холодной недели в году. Результаты получаются достаточно точными для больших многоэтажных зданий (таблицы удельных теплопотерь, вообще говоря, разрабатываются отдельно для зданий сходной конструкции). Малый частный дом по теплу совершенно точно нужно рассчитывать по тепловому сопротивлению материалов. По удельным теплопотерям частнику можно с достаточной точностью считать отток тепла через холодный чердак и входную дверь.

Некоторые данные к расчету приведены на рис. Но, вообще говоря, Rt и qп нужно брать из спецификации на материал. У того же кирпича и пенопласта они существенно различаются не только от производителя к производителю, но и от партии к партии. Если поставщик не показывает паспорт материала или в нем нет Rt или qп, лучше купить где-то еще. Это тот случай, когда скупой платит не дважды, а всю жизнь.

Собственно расчет прост: умножаем табличное значение Rt для данного материала на толщину его слоя в метрах, от результата берем обратную величину, это не что иное как теплопроводность данного слоя, и умножаем ее на площадь рассчитываемой поверхности и на разницу температур (температурный градиент) по обе ее стороны; если на пути тепла несколько слоев разных материалов (напр. штукатурка-кирпич-утеплитель), то Rt каждого слоя складываются. В результате получим поток теплопотерь из комнаты в ваттах Qп. Если расчет ведется по удельным теплопотерям qп, их табличное значение умножаем на разность температур и площадь поверхности, но просчитать многослойку по qп уже сложнее, их для этого нужно привести к Rt.

Расчет ведется отдельно для стен, пола, потолка, окон и дверей. За максимум температурного градиента ΔT берем минимум допустимой температуры помещения, а за его минимум:

• Для стен и окон – среднюю температуру января, поделенную на коэффициент сезонного использования мощности котла ξ.
• Для потолка – среднесуточную температуру самой холодной недели зимы, как в расчете по удельным теплопотерям.
• Для пола – среднезимнюю температуру данной местности.

С точки зрения типового проектирования этот метод – совершенная ересь. Но мы учтем обстоятельство, которое в многоэтажках не действует, а именно: тяга котла в малом частном доме обеспечивает вентминимум воздухообмена с большим избытком. Затем, как сами себе хозяева в своем доме, воздух в котельную пустим 2 путями: через щель под дверью из кухни или решетку с фильтром над полом в туалете/ванной, и с улицы через клапаны в наружной стене.

В средние холода клапаны котельной закрыты. Вдруг ударит аномальный мороз, их открываем, подток воздуха к котлу из дома ограничиваем или вовсе перекрываем. «Дышальный» минимум в 7 куб.м/час на человека обеспечиваем по-дедовски: форточками или, посовременнее, вентклапанами в комнатах. Еврокачества жизни тут никакого, но ведь прикрыть/открыть клапаны не сложнее и не труднее, чем поджарить яичницу. Которую Европа тоже кушает. А при таком построении СО расходы на отопление частного дома меньшие, чем абонплата за тепло в городской квартире – реальность. Наконец, если у хозяина голова и руки на месте, то кто мешает снабдить клапаны температурной автоматикой? Тогда и с качеством жизни все в порядке будет.

Ставим батареи

Какие?

В продаже есть радиаторы отопление 4-х типов:

1. Стальные тонкостенные – самые дешевые.
2. Алюминиевые.
3. Биметаллические сталь-алюминий – самые дорогие.
4. Чугунные, только не старые «гармошки», а профилированные.

Первые более подойдут для регионов с мягкой зимой и непродолжительным отопительным сезоном. При интенсивной топке они могут коррозировать, и при ней же в системе возможны гидроудары, которых тонкая сталь не выдерживает.

Алюминиевые батареи хорошо отдают тепло и обеспечивают малую тепловую инерцию системы; теплопроводность алюминия очень высока, а теплоемкость мала. Но непрочны, в регионах с резкими сменами погоды могут потечь от гидроударов. Кроме того, плоховато сопрягаются с металлическими трубопроводами, коэффициент температурного расширения (ТКР) алюминия велик. Лучше всего использовать их в регионах севернее черноземной полосы, где зима стабильно холодная, тогда недостатки алюминия не сказываются.

В биметаллических радиаторах алюминиевые секции нанизаны на тонкий прочный сердечник из спецстали. Технических недостатков у биметалла нет, применять биметаллические батареи можно где угодно без ограничений, но они очень дороги.

Чугун вечен, гидроудары вообще игнорирует, по дешевизне – второй после стали. однако тяжел, для нужен помощник. А самое главное – обладает очень большой для металла теплоемкостью. Тепловая инерция СО и теполопотери в ней на гистерезис будут велики.

Примечание: все выше и нижеописанные хитрости экономии тепла в системе с «чугунками» недействительны. Ее нужно считать по-типовому.

Расчет радиаторов

Расчет батарей в комнаты прост: найденную ранее величину теплопотерь делим на тепловую мощность одной секции, умножаем на коэффициент запаса 1,2 и округляем до ближайшего наибольшего целого, мы получили количество секций на комнату. Но обратите внимание: не сказано «на паспортную мощность секции».

Дело в том, что паспортная мощность дается для температуры подачи 90 градусов и обратки 70 градусов. В многоэтажках это оптимум. Но наша СО не такая большая и мы можем уменьшить соотношение температур подачи/обратки до 80/60 градусов. Меньше нельзя, если обратка остынет ниже 50 градусов, то или сработает байпас котла (см. далее) и деньги за тепло полетят в трубу, или, еще хуже, в котле может выпасть кислотный конденсат, способный быстро и полностью вывести его из строя. Чего мы этим добьемся? Меньших теплопотерь от батарей прямо в стены. Существенно меньших, т.к. теплоотдача нагретого тела пропорциональна 4 степени его температуры.

Значит, нам нужно для правильного расчета батарей пересчитать их мощность на меньший температурный диапазон. Паспортное соотношение температур 90/70 = 1,2857, а наше 80/60 = 1,3333. Поправочный коэффициент для батарей будет (1,2857/1,3333)^4 = 0,865. На него и умножаем паспортную мощность секции для расчета.

Где ставить?

Размещение батарей – тоже дело тонкое и смекалки требующее. Взгляните на поз. А рис., там – типовое, в нишах под окнами. Правильно, кстати, тепловая завеса перед окном намного уменьшает потери через него. Расчетные значения: спальня – 4 секции, гостиная – 8, детская – 6.

Теперь поднимемся на 1 уровень смекалки, поз. Б. В гостиной так и осталось 8 секций, 2 по 4. И теплозавеса не пострадала: ее создают стакивающиеся потоки от 2-х батарей. Но их тылы греют уже не наружную стену, а перегородку, так что в детской хватает 4-х секций. 2 – сэкономлены, и не только по закупке, но и по мощности котла, см. далее.

Батареи у боковых стен неэстетичны? А мы вместо обычного подоконника положим фигурный, как говорится – креативный, показан зеленым пунктиром. На нем можно развести растения, устроить рабочий уголок и т.п. На поз. В – вариант, интересный для, например, ЮФАО и Предкавказья. Батарей в гостиной вовсе нет (3 зона комфортности), а на стены повешены ИК-излучатели в виде картин (о них далее), настроенные на 18 градусов. Сэкономлено еще 8 секций, а расход электричества на ИК-подогрев вдвое меньше экономии на газе.

Примечание: тут сказывается и тот факт, что человек излучает в среднем 60 Вт тепла. Батареи его не чувствуют, а датчики ИК-картин вполне.

Об экранировании батарей

В большинстве случаев батареи все же придется ставить в подоконных нишах. Тогда потери от них прямо в стену можно уменьшить в разы, применив , см. рис справа. Аэрокозырек и тепловоздушный инжектор выгибаются из жести или тонкой оцинковки, а на ИК-отражатель пойдет кусок фольгированной с двух сторон волокнистой теплоизоляции.

Выбираем систему

Здесь нужно знать, что тепловая инерция СО тем меньше, чем быстрее в ней циркулирует вода. А скорость ее циркуляции, в свою очередь, зависит от давления в системе. Насколько позволяет прочность труб и батарей (с учетом возможности гидроудара), давление следует увеличивать.

Открытая или закрытая?

Открытые, или атмосферные, СО (слева на рис. ниже) до недавнего времени строились повсеместно, они просты и требуют минимума материалов. Сейчас строить новые СО открытого типа в большинстве стран запрещено по следующим основным причинам, кроме которых есть и много других:

1. Для создания давления в 1 ати (атмосферу избыточную), что примерно равно 1 бар, нужен подъем расширительного бака на 10,5 м.
2. Расширитель требуется большого объема, что увеличивает инерцию СО и риск гидроудара.
3. При любом утеплении расширителя его теплопотери недопустимо велики.
4. Открытая СО требует регулярного ухода и обезвоздушивания.

Закрытые СО сложнее и затратнее в постройке, но отвечают современным требованиям и могут неограниченное время работать без присмотра. Общая схема закрытой СО показана справа на рис:

Ее часть правее сечений, обозначенных А-А, вполне доступна для самостоятельного изготовления. То, что левее – собственно, уже обвязка котла. Это отдельная тема, во-первых. Во-вторых, сколько линеек котлов в продаже, столько к ним и обвязок, подробно описанных в фирменных спецификациях. Поэтому укажем только, для ориентировки, назначение ее частей:

• Т1 – байпас (обход, шунт) котла. Если температура обратки падает до 50 градусов, термоклапан 10 срабатывает от датчика 12 и перепускает часть воды из подачи в обратку. Вентилем 5 байпас перекрывают, если отопление переключается на аварийно-резервный электрокотел ВИН (см. ниже и далее) 14.
• Т2 – байпас циркуляционного насоса (попросту – помпы) 6. Срабатывает от термометра подачи 3 (такой же термометр желателен на обратке) в случае перегрева подачи при неисправности насоса или пропадании электричества. СО при этом переходит в слабо греющий и неэкономичный, но энергонезависимый термосифонный режим.
• 2 – системный манометр.
• 4 – аккумулирующий сосуд (тепловой демпфер), необходим для предотвращения гидроударов. Чаше всего совмещается с бойлером ГВС, т.к. СО с ним связана не непосредственно, а змеевиком-теплообменником. Если предусмотрена работа СО от альтернативного источника энергии (АИ) 13, то в демпфер встраивают второй змеевик, если АИ – солнечный коллектор (СК), или низковольтный ТЭН, если АИ – солнечная батарея (СБ).
• 7 – радиаторы отопления.
• 15 – вентиль воздушного дренажа, устанавливается в наивысшей точке системы.
• 8 – раздаточный и сборный коллекторы, нужны для предотвращения гидроударов из-за перепада давления воды по высоте этажа. Количество раздающих/собирающих патрубков – по числу этажей. Размещаются примерно посредине высоты здания. В одноэтажном доме не нужны.
• 9 – мембранный расширительный сосуд с аварийно-технологическим выпуском воды в канализацию. Служит для компенсации теплового расширения теплоносителя.
• 11 – подпитка СО от водопровода. В простейшем случае – поплавковый кран и фильтр-отстойник. Если вода плохая, ставят дополнительные приборы ее подготовки. Система подготовки воды для ГВС условно не показана, т.к. к СО не относится.
• 14 – аварийно-резервный вихревой индукционный нагреватель ВИН. Работает от домовой электросети или от АИ-СБ через инвертор DC/AC 220В 50/60 Гц.

Как раздать тепло?

Схемы раздачи теплоносителя по отопительным приборам бывают, во-первых, тупиковыми и оборотными. В первых поток воды замыкается только через батареи, теплые полы, полотенцесушители и т.п. Во вторых существует частичный непосредственный переток воды из подачи в обратку. Оборотные схемы обладают наименьшей тепловой инерцией, минимума труб и допускают эксплуатацию котла без байпаса, т.к. чрезмерно остывающая обратка сама оттягивает к себе горячую подачу от батарей, но хорошо работают только при очень длинных ветвях (лучах) подачи/обратки, поэтому применяются в основном в больших производственных помещениях: цехах, складах.

О лениградке

В данном случае ленинградка не разновидность карточной игры преферанса, а т.наз. лениградская схема раздачи тепла, см. рис.

Схема СО «Лениградка»

Ленинградка предельно проста, требует рекордно малого количества труб, а ветви разводки в частных домах нередко сравнимы по длине с промышленными. Поэтому лениградка в последнее время активно обсуждается в рунете. Подробнее о ней можно посмотреть ролик ниже.

Видео: система отопления «Ленинградка»

• Однотрубными – батареи включаются последовательно, цельная труба идет только на обратку.
• Двухтрубными – батареи включаются параллельно между трубами подачи и обратки.
• Комбинированными – последовательные секции (опуски) включаются как отдельные батареи в двухтрубной схеме.

Одна труба

Однотрубная система (см. рис.) требует наименьшего количества материалов для постройки.

Однако распространена мало из-за следующих недостатков:

• Помпа Р и байпас котла Т обязательны даже в открытой СО.
• Демпфер-аккумулятор А нужен большой, от 150 л, емкости, что увеличивает тепловую инерцию СО.
• Регулировка батарей взаимозависима: если их более 3-х на луче и все разные, то с настройкой СО можно провозиться полсезона. Причем нужны дорогие трехходовые перепускные вентили.
• Батареи сами по себе греются неравномерно, из-за этого склонны к самозавоздушиванию (растворимость газов в воде растет при понижении температуры), поэтому на каждый радиатор нужен отдельный воздушный дренаж.
• Помпа нужна вдвое большей обычного мощности, от 40-50 Вт на каждые 10 кВт мощности котла.

Две трубы

Двухтрубная схема (см. рис.) требует больше труб, но меньше арматуры, так что выходит по материалам ненамного дороже однотрубной, только работы на нее нужно больше.

Емкость демпфера – от 50 л. Некоторые типы газовых котлов при работе в двухтрубной схеме с длиной луча до 12-15 м допускают эксплуатацию без байпаса. Регулировка радиаторов практически независима, воздушник нужен только один. Самая распространенная схема.

Комби

Комбинированная схема, см. рис., «теплушникам»-типовикам почти совсем неизвестна, т.к. для одноэтажных домов не годится, а при этажности более 2-х собирает в себе недостатки одно- и двухтрубной.

Но как раз в 2-этажном доме, хотя циркулятор с байпасом здесь нужны обязательно, у нее оказываются преимущества и той, и другой:

• Демпфер – от 50 л, как у 2-х трубной.
• Если верхнюю распределительную магистраль М сделать из трубы диаметром от 60 мм и провести под потолком (можно спрятать под карнизом или гипсокартонным фальшпотолком), то демпфер вообще не нужен.
• Если при планировке здания свести в опуски отопительные приборы примерно одинаковой мощности, то весь опуск можно регулировать одним простым шаровым вентилем, т.к. теплопотери второго этажа через потолок больше, чем первого через пол.

Недостаток у системы «комби-двуэтажная» всего один: нет нормативной методики расчета. Чтобы правильно ее сделать разработать, нужен большой опыт и профессиональное чутье.

Разводка

Схем разводки трубопроводов к приборам есть 2: контурная (слева на рис.) и радиально-лучевая, там же справа. Явных преимуществ друг перед другом у них нет. Лучевка требует несколько меньшего метража труб, если котельная в центре дома, но это еще как выйдет смотря по планировке. Вообще, если проектировать по-совести или для себя, а не ради денег побольше, то нужно остановиться на контурной: вдруг что с трубами, пол ломать придется у стены, а не посреди комнаты.

О трубах

Лучшие трубы для СО – пропиленовые. Долговечность проверена 30-ти летним опытом, не требуют дополнительной теплоизоляции при замуровывании и в штробах. К гидроударам не только безразличны, но и гасят их, т.к. пластик мало упруг и очень вязок, а прочность пропилена на разрыв получше, чем у иных сталей. По ТКР отлично сопрягаются с любыми металлами, т.е. алюминиевые батареи на пропиленовых трубах можно применять где угодно. Не чрезмерно дороги, а сборка проста: нужно только уметь обращаться с паяльником для пропилена, чему можно . Сопротивление току воды очень мало, что при том же давлении в СО даст циркуляцию быстрее и тепловую инерцию меньше.

Сталь тоже не так уж плоха: вечна и дешева. Но работать с ней сложно: нужна сварка, мощный трубогиб и т.п. Медь вечна, работать с ней можно на колене: труборез, трубогиб, оправка для развальцовки концов и шабровка (ример) нужны мелкие ручные. Соединяется пайкой, что тоже несложно. Однако медь очень дорога, требует утепления труб даже при проводке сквозь стены и перекрытия, а гидроудар держит хуже алюминия. В общем, для богатых и амбициозных: а у меня медь, не что-то там! Почему не золото или серебро? Они крепче и дороже.

Анекдот из 90-х: Встречаются два новых русских: «О, братан, у тебя новый галстук! – Да, вот только что 300 баксов отдал! – Слышь, ну ты и лоханулся! Вон за углом бутик, там точно такие же по 500 продают».

Металлопластик вообще исключаем. Утверждения, что его можно монтировать одним разводным ключом – либо вранье, либо невежество. Нужен специнструмент, тот же, что и для меди. Затем, максимально допустимая температура покрытия из ПВХ – 80 градусов. А самое главное – фитинги (соединительная спецарматура) текут, хоть ты тресни, и пока еще ни один производитель с ними не справился. В СО это чревато не столько протечкой, сколько завоздушиванием на полном ходу, что грозит уже настоящей бедой.

Об уклонах

Любой СО когда-то да придется работать на термосифоне, без помпы. Чтобы при этом и котел не перегрелся, и в комнатах достаточно тепло было, монтаж подачи с обраткой нужно вести с уклонами в 5 мм/м, см. рис. справа. «Профи»-халтурщики часто этим пренебрегают, надеясь на термоградиентный напор в трубах, но для себя, конечно, лучше постараться и сделать надежно.

Расчет котла

Теперь можно взяться и за котел. При описанном подходе к проектированию СО вопросами недостаточности/избыточности его тепловой мощности сравнительно с таковой радиаторов (а это вопросы тонкие и сложные), не задаемся. Форсированный обогрев, если нужно, будет обеспечен запасом температуры подачи (мы ведь ее понизили), а более-менее нормальная работа на термосифоне – аккумулятором и уклоном труб. Тогда мощность котла рассчитывается несложно:

• Складываем мощности всех отопительных приборов, питаемых водой от котла.
• Умножаем на 1,4, это мы учли 40% теплопотерь на вентиляцию.
• Результат делим на сезонный коэффициент использования мощности.
• Второй результат делим на КПД предварительно выбранного котла.
• Выбираем из облюбованной линейки котлов ближайший большей мощности.
• Если его КПД ниже предварительно заданного, повторяем расчет; возможно, придется взять котел помощнее или другого производителя.

Например, для описанных выше домов, при надлежащем утеплении, совокупные теплопотери составят около 8 кВт без вентиляции. Мощность всех радиаторов и прочих отопителей вышла 9,5 кВт. Тогда: (9,5*1,4)/(0,5*0,85) = 31,3 кВт. Выбираем котел на 30 кВт, а к нему – ВИН на 3 кВт. По типовому расчету выходила мощность 40 кВт в виде 2-х 20-кВт котлов, которые стоили вдвое дороже одного 30-кВт с ВИНом.

Видео: пример отопления частного дома площадью 300 кв.м.

Внимание: редакция не несет отвественности за содержание и качество ролика!

Электроотопление

Здесь речь пойдет не об электрокотлах, электричество дорого и ставить их можно, только если топлива вообще нет. Речь пойдет о дополнительных водогрейных и отопительных приборах. Электрическое отопление с их помощью в мезсезонье может оказаться дешевле, чем твердым или жидким топливом.

ВИН

ВИН, о котором сказано выше, по устройству своему – электрический трансформатор с короткозамнутой вторичной обмоткой, она же и магнитопровод. В изделии – отрезок стальной трубы, на который наложена первичная обмотка из толстой медной шины, см. рис. Вихревые токи (токи Фуко из школьной физики) наводятся во вторичке, частично и в воде, и греют ее. ВИНы вечны и отличаются редкостной «дубовостью»: не боятся даже удара молнии и кошмара всех электриков – отгорания нуля на подстанции.

Но главное их достоинство – нулевая тепловая инерция. Площадь контакта вторички с водой в тысячи раз больше, чем у ТЭНа, а ее объем в трубе в сотни раз меньше, чем в баке бойлера. За счет этого, если в межсезонье, когда топливный котел еще дышит на малом КПД, его погасить и включить ВИН, то расходы на электрообогрев окажутся меньше затрат на уголь и сравнимы с газовыми.

Обусловлено это тем, что ВИН безразличен к температуре обратки. Нет пламени в топке, нет и отработанных газов, кислотным парам просто неоткуда взяться. Можно снизить температуру подачи хоть до 40 градусов, практически полностью исключив наведенные теплопотери (они, как помним, пропорциональны 4 степени температуры батарей). Топливный котел в таком случае будет зря жечь топливо на перегонку воды по байпасу.

ИК-картины

Об ИК-обогревателях также уже сказано. Они бывают 2-х видов: пленочные (слева на рис.) и светодиодные (ИК-картины), там же в центре и справа. Первые относительно дешевы, это те же электрокамины, только низкотемпературные. Малоэкономичны, пригодны для временного местного обогрева, скажем, на даче. В санузлах и др. помещениях с повышенной влажностью опасны.

Инфракрасные нагреватели — картины

ИК-картины – другое дело. Они, в сущности, цифровые фоторамки, т.е. изображение можно менять, записывать в память свое. Но в ИК-картинах каждый пиксель содержит кроме цветовых (R, G и B) излучателей еще инфракрасный. КПД ИК-светодиодов высок, но главное – высока и направленность излучения; назад и в стороны они почти не греют. Нужная температура в комнате задается с пульта. Поэтому ИК-картины можно использовать для экономичного обогрева комнат 4-6 зон или даже 2-3 в теплых районах. Плохо одно: дороги эти приборы, и очень.

Примечание: выпускаются ИК-излучатели и без картинки, потолочные для обогрева гаражей и подсобок. Они дешевле, но ненамного.

Альтернативная энергия

В РФ и вообще выше субтропиков по географической широте солнечное альтернативное отопление как основное в обозримом будущем малоперспективно : инсоляция зимой в ясный день не превышает 300 Вт/кв. м. С учетом КПД преобразователей энергии нужна площадь панелей в десятки и сотни кв. м, что в частных домах нереально. К примеру, самых дешевый из предлагаемых энергонезависимый дом, на 26 квадратов жилых (общая комната и крохотная спальня + маленькая кухонька и совмещенный санузел, как в ЖД вагоне), стоит более $500.000.

(ВСУ) тоже стоят подороже хорошего дома и требуют большой площади для установки, а земля все дорожает. К тому же ветра в России в основном не сильные. Некоторый интерес представляют солнечные коллекторы, т.к. их можно делать самому. Но горячую воду самоделки дают только летом. Фирменные модели, греющие воду зимой до 70 градусов, буквально напичканы чудесами высоких технологий и стоят очень дорого.

Устройство солнечного коллектора показано на рис. в центре. Корпус панели из газонепроницаемого материала тщательно герметизируется и не менее тщательно со всех сторон, кроме лицевой, утепляется. Внутри зачерняется вместе со змеевиком специальной краской, хорошо поглощающей тепловое излучение и закрывается 2-5 слойным стеклопакетом на герметике. Стекло тоже специальное, теплоотражающее. Затем панель заполняется аргоном или углекислым газом под давлением, чем больше, тем лучше. Известны фирменные модели с давлением внутри более 10 бар. В такой конструкции возникает сильный парниковый эффект; КПЛ коллекторов доходит до 78%

Солнечные батареи – слой кремния высокой чистоты на токопроводящей подложке, на который напылены в вакууме токосъемные дорожки, справа на рис. Электричество генерируется благодаря фотоэффекту в полупроводнике – кремнии. Самые дешевые батареи из поликристаллического кремния, но их КПД всего единицы процентов, они годятся для питания радиоприемника в походе да подзарядки пальчиковых аккумуляторов.

Как АИ для отопления используются батареи из монокристаллического кремния (монокремниевые), их КПД до 30% и более. Они неуклонно дешевеют, а при установке на крыше (слева на рис.) способны в Подмосковье развить мощность до 3-5 кВт зимой в пасмурный день, чего достаточно для питания ВИНа через инвертор. В общем, дело перспективное, отслеживать нужно. Тем более, что для подключения ВИНа переделывать СО не нужно.

Напоследок о печах

Печное отопление , безусловно, создает в доме здоровый микроклимат, т.к. кирпичная печь дышит и поддерживает оптимальную влажность воздуха при колебаниях температуры. Можно заставить дышать и металлические печи, облицевав их стеатитовыми матами или просто минеральным картоном. А постройка печи обойдется не дороже, чем хорошей водяной СО.

За покупками

1. Что нужно, чтобы смонтировать работающую систему водяного отопления ?

Вот полный список:

• Котел. Он должен обеспечивать минимальные эксплуатационные расходы и по возможности требовать минимального внимания владельца;
• Обвязка котла — группа безопасности (воздушник, манометр и предохранительный клапан), циркуляционный насос и расширительный бак, компенсирующий увеличение объема при нагреве;

Я намеренно исключил из рассмотрения открытые гравитационные системы, в которых функции всей обвязки выполняет открытый расширительный бачок. Они предельно просты конструктивно, но отличаются от закрытых систем с принудительной циркуляцией долгим нагревом, большим разбросом температур между отопительными приборами и образованием накипи в теплообменнике котла.

• Трубы — розлив, подводки к радиаторам и (опционально) стояки отопления;
• Собственно отопительные приборы и их обвязка — краны для отключения или дроссели для раздельной регулировки.

Котел

1. Как выбрать котел для водяного отопления ?

Если у вас в доме или на участке есть газ — отлично. Более дешевого источника тепла не найти: полученная при сжигании природного газа тепловая энергия обходится всего в 50-70 копеек за киловатт-час.

Наиболее экономичная разновидность газовых котлов — с электророзжигом.

За счет чего обеспечивается экономия?

• Отсутствие пилотной горелки экономит до 25% газа, который сгорает при простое котла, когда теплоноситель нагрет до достаточно высокой температуры;
• Еще 10 — 12% экономии обеспечивает утилизация теплоты конденсации водяного пара, который в традиционных котлах покидает дом вместе с остальными продуктами сгорания.

В отсутствие газопровода вблизи дома остальные источники тепла располагаются по экономичности в таком порядке:

Несколько нюансов:

• Источником питания газового котла может быть не только магистральный газ, но и баллоны или собственный газгольдер. Но в этом случае стоимость киловатт-часа вырастет до 3 и 2,3 рублей соответственно;
• Я привел усредненные цены на момент написания статьи (начало 2017 года), актуальные для центральных областей страны на небольшом удалении от столицы. Однако региональные цены на энергоносители и местные тарифы на коммуналку могут внести свои поправки.
  Скажем, в Москве киловатт-час электроэнергии стоит по одноставочному тарифу не 4, а 5 рублей. В Севастополе, где я живу, пеллеты вдвое дороже, чем в Московской области — 15000 рублей за тонну против 7000;
• Для растопки твердотопливного котла на угле нужны дрова, что дополнительно увеличит эксплуатационные расходы и затраты времени;

• Газовые, дизельные и электрические котлы могут работать без обслуживания до тех пор, пока подается электричество, газ или жидкое топливо. Пеллетный котел с бункером и механизмом подачи пеллет способен на автономную работу в течение недели. Твердотопливный котел придется растапливать и чистить от золы несколько раз в день;

Некоторые разновидности котлов рассчитаны на более долгую автономную работу. Скажем, пиролиз (тление дров при ограниченном доступе воздуха с последующим дожиганием продуктов сгорания в отдельной камере) увеличивает автономность до 10-12 часов. Котлы верхнего горения с телескопическим воздуховодом и вовсе способны проработать на одной закладке до суток.

• Замена дизтоплива на отработку уменьшит эксплуатационные расходы в 5-6 раз. Однако котлы на отработке не пользуются большой популярностью, поскольку постоянный канал поставки отработанного моторного масла есть разве что у работников автосервисов.

Еще один источник дешевого тепла — котел на отработке.

Для частного дома с качественным утеплением стен и перекрытий, расположенного в центральных областях страны, мощность котла подбирается из расчета 100 ватт на один квадратный метр площади.

Для домов в северных или южных регионах, строений с некачественным или, наоборот, очень эффективным утеплением и с большой высотой потолков лучше воспользоваться формулой Q=V*Dt*k/860.

Переменные в этой формуле (слева направо):

• Потребность помещения в тепле в киловаттах;
• Его объем в кубометрах;
• Разница температур между улицей и домом (ее обычно принимают равной разнице между санитарной нормой -18 — 22 градусами — и температурой самой холодной пятидневки в вашем населенном пункте);
• Коэффициент утепления. Его можно подобрать по таблице:

Например, для дома размером 10х10х6 метров с кирпичными стенами толщиной 50 см и двойными стеклопакетами, расположенного в Сургуте (температура самых холодных пяти дней зимы — -43), потребность в тепле составит (10*10*6)*(22 — -43)*1,9/860=86 киловатт.

1. Есть ли недорогая альтернатива твердотопливным котлам в отсутствие газа ?

Тепловые насосы работают на электричестве, но используют его не для прямого нагрева воздуха в доме, а для перекачки тепла от низкопотенциального источника — грунта, воды или воздуха.

Поскольку электроэнергия расходуется лишь компрессором, на каждый киловатт-час электричества владелец получает от трех до шести киловатт-часов тепла, что сокращает расходы на обогрев до сопоставимых с твердотопливным отоплением и даже газом.

Многих потенциальных покупателей отпугивают высокая стоимость тепловых насосов и дорогостоящий монтаж системы отопления. Достаточно сказать, что установка геотермального насоса требует бурения скважин глубиной в несколько десятков метров или укладки горизонтального коллектора в котлован, площадью втрое превышающий площадь дома.

Однако в теплых регионах может быть реализована схема обогрева «воздух-воздух»: тепловой насос отбирает энергию у воздуха за пределами дома и отапливает его без посредничества теплоносителя, простым обдувом внутреннего теплообменника.

Ничего не напоминает?

Все правильно, именно так работает любой бытовой кондиционер в режиме нагрева.

Бытовая сплит-система — частный случай теплового насоса.

Именно кондиционеры я использую в качестве основного источника тепла для своего дома.

Вот краткий отчет об их эксплуатации:

• Четыре постоянно работающих зимой инвертора вместе с установкой обошлись мне примерно в 110 тысяч рублей;
• Отапливаемая площадь дома — 154 м2. На ней поддерживается температура в 20-22 градуса;
• Кондиционеры продолжают работать на обогрев даже при редких в Севастополе заморозках (минимальная температура, которой была испытана система отопления — -21 градус);
• Расход электроэнергии на отопление в зимние месяцы составляет примерно 1500 КВт-ч. Сколько это в деньгах, читатель может подсчитать по местным тарифам.

На фото — внешние блоки кондиционеров, отапливающих спальню и детскую на первом этаже.

Обвязка котла

1. Как выбрать обвязку для котла?

Ее основные элементы я уже перечислил. Тонкости, впрочем, есть и здесь.

При выборе циркуляционного насоса смотрите в первую очередь на его производительность. Минимального напора в 2 метра (0,2 кгс/см2) вполне достаточно для того, чтобы заставить работать систему отопления многоквартирного дома.

Производительность насоса подбирается по формуле Q=0,86R/Dt.

В ней:

• Q — искомое значение в кубометрах в час;
• R — мощность котла или обслуживаемого насосом контура с принудительной циркуляцией теплоносителя;
• Dt — разность температур между подачей и обраткой (обычно она примерно равна 20 градусам).

Так, для нашего замерзающего в Сургуте дома понадобится насос с производительностью 0,86*86/20=3,7 м3/ч.

Предохранительный клапан должен быть настроен на максимально допустимое для отопительной системы давление (обычно 2,5 кгс/см2.

Объем мембранного расширительного бачка обычно с небольшим запасом берется равным 1/10 от объема теплоносителя в контуре. Чтобы узнать с максимальной точностью последний параметр, достаточно заполнить контур водой и слить ее в тару известного объема.

В сбалансированной отопительной системе с алюминиевыми или биметаллическими радиаторами объем теплоносителя примерно равен 15 литрам на киловатт мощности котла.

Стандартное давление зарядки расширительного бачка — 1,5 кгс/см2. Примерно такое же рабочее давление должно поддерживаться в системе отопления при работе. Увеличить его можно с помощью крана, соединяющего отопительный контур с системой ХВС, или простой накачкой воздуха в расширительный бак через золотник.

Трубы

1. Какие трубы использовать для разводки отопления в доме ?

На мой взгляд, лучший материал для автономной системы водяного отопления — полипропилен с армированием алюминиевой фольгой.

Почему именно он?

• Эти трубы — одни из самых дешевых. Так, при наружном диаметре 20 мм погонный метр трубы стоит всего 70 рублей. Сравните эту стоимость с гофрированной нержавейкой (от 290 рублей за метр) и медью (от 400 рублей);
• Их соединения — необслуживаемые и прочностью не уступают цельной трубе. Фитинг можно прятать в штробу или стяжку;
• Прочность и термостойкость полипропилена вполне достаточна для скромных эксплуатационных параметров автономной системы (до +75С при давлении не более 2,5 атмосфер).

Почему я советую именно армированные трубы и именно алюминием?

Дело не в стойкости к гидростатическому давлению — она и так избыточна. Ключевые слова — «удлинение при нагреве». По этому параметру полипропилен без армирования впереди планеты всей: нагретая на 50 градусов метровая труба становится длиннее на 6,5 мм. Армирование стекловолокном уменьшает удлинение до 3,1 мм, а алюминием — до 1,5 мм/метр.

Для сравнения — стальная труба в тех же условиях удлинится на 0,5 мм.

При монтаже длинных прямых участков розлива трубы размыкаются компенсаторами — кольцевыми или П-образными изгибами, которые позволяют избежать деформации трубопровода.

1. Каким должен быть диаметр труб ?

Внутренний диаметр подбирается в зависимости от тепловой нагрузки на соответствующий участок контура. Для розлива тепловая нагрузка равна мощности котла, для подводок — мощности отопительного прибора, для стояка — суммарной теплоотдаче всех подключенных к нему приборов.

Значения внутреннего диаметра подбираются из еще одной таблицы.

Диаметр может быть уменьшен за счет увеличения скорости теплоносителя (читай — производительности насоса). Однако тут нас ждет ловушка: вслед за ростом скорости потока появятся гидравлические шумы — вначале на дросселирующей арматуре, а потом и на всех фитинговых соединениях. Поэтому скорость лучше подбирать из ряда 0,4 — 0,6 м/с (синие столбцы в таблице).

В системе с естественной циркуляцией диаметр розлива увеличивается как минимум на один шаг. Инструкция связана с минимальным гидравлическим напором, обеспечивающим движение теплоносителя: при увеличении диаметра падает гидравлическое сопротивление трубопровода.

Отопительные приборы

1. Какие батареи лучше приобрести ?

Наш выбор — алюминиевые секционные радиаторы. Дешево и сердито: максимальная теплоотдача (при стандартном размере батарей — примерно 200 ватт на секцию) и минимальная цена (от 300 рублей).

1. Как подобрать количество секций?

Мощность отопительного прибора для отдельного помещения рассчитывается по той же схеме, что и потребность дома в тепле. Чтобы пересчитать мощность в количество секций, достаточно разделить ее на тепловой поток от одной секции. Он всегда указывается производителем в технической документации на прибор.

Тут есть одна тонкость. Как правило, изготовитель указывает тепловой поток для вполне определенной разницы температуры между теплоносителем и воздухом в помещении — 70 градусов (90С/20С).

По мере охлаждения теплоносителя или нагрева воздуха мощность секции будет падать пропорционально дельте температур: скажем, при 60С в батарее и 25С в комнате секция будет отдавать мощность вдвое меньше номинальной.

Обвязка отопительных приборов

1. Какая арматура нужна для отключения и регулировки батарей?

Если вы планируете только отключать радиаторы (при избытке тепла или для ремонта) — установите на обе подводки к батарее шаровые краны. Они долговечны, отказоустойчивы и всегда герметичны в закрытом положении.

Для дросселирования (регулировки проходимости) принято использовать игольчатые дроссели, или клапана для радиаторов. Внутри это типичные винтовые вентиля с металлическим клапаном.

Если вы хотите, чтобы проходимость подводок регулировалась автоматически, ваш выбор — клапана с термоголовками. После грубой регулировки они будут менять свою пропускную способность в зависимости от температуры воздуха в комнате.

Разводка

1. Как развести отопление по дому ?

Наиболее простая и отказоустойчивая схема — однотрубная ленинградка, кольцо розлива по периметру дома с подключенными параллельно ему отопительными приборами. Ее главный недостаток — большой разброс температур между первыми и последними радиаторами.

Если в доме несколько отапливаемых этажей, обычно монтируется двухтрубная система отопления. Она может быть тупиковой (когда теплоноситель при перетоке из подачи в обратку разворачивается на 180 градусов) и попутной (направление движения теплоносителя сохраняется).

Тупиковая схема нуждается в обязательной балансировке — ограничении проходимости ближних к котлу радиаторов дросселями. Без балансировки основной объем теплоносителя циркулирует именно через эти радиаторы, а дальние приборы практически не греют. На моей памяти это как минимум один раз привело к серьезной аварии — разморозке контура в сильные холода.

Попутная схема (петля Тихельмана) формирует несколько параллельных контуров одинаковой протяженности. В ней температура радиаторов всегда примерно одинакова без балансировки.

Тупиковая двухтрубная схема используется в тех случаях, когда какое-либо препятствие (высокий проем, несущая стена и т.д.) не дает закольцевать петлю Тихельмана.

Монтаж

1. Как самому спаять полипропиленовые трубы ?

Для этого понадобятся:

• Шейвер (зачистка) для удаления армирования из области пайки;

Шейвер заодно снимает наружную фаску на трубе, упрощая монтаж фитинга.

• Ножницы — труборез;
• Паяльник с насадками соответствующего диаметра и рабочей температурой 260 градусов.

Монтаж соединения выполняется так:

• Шейвер надевается на трубу и делает несколько оборотов, удаляя алюминиевую фольгу;

Если ее оставить, контактирующая с водой фольга будет постепенно разрушаться. Это приведет к расслоению трубы и падению прочности соединения.

• Труба вставляется в раструб нагретой до рабочей температуры насадки. Одновременно на вторую сторону насадки надевается фитинг;
• Оплавленные детали совмещаются поступательным (без вращения) движением и несколько секунд удерживаются неподвижно. После того, как оплавленный пластик схватится, можно переходить к монтажу следующего соединения.

1. Где установить группу безопасности ?

На выходе из котла. Именно там начинает расти давление при недостаточной проходимости розлива или низкой скорости циркуляции.

1. Где ставится расширительный бак ?

В любой точке контура, но не ближе двух диаметров розлива от насоса при установке перед ним и не ближе десяти диаметров розлива при установке после насоса. Иначе возникающие при вращении крыльчатки турбулентности резко уменьшат ресурс мембраны бачка.

1. Может ли гравитационная система отопления быть переведена на принудительную циркуляцию?

Вполне: насос можно поставить и в закрытый, и в открытый контур.

Обычно монтаж отопления с возможностью работы и с естественной, и с принудительной циркуляцией выполняется так:

• Диаметр и конфигурация розлива (уклон, разгонный коллектор, разница в высоте между котлом и отопительными приборами) делаются типичными для гравитационной системы;
• Перед котлом параллельно розливу ввариваются два отвода, между которыми подключается насос;
• Между врезками ставится шариковый обратный клапан.

При работе насоса клапан срабатывает и перекрывает байпас. Теплоноситель циркулирует с высокой скоростью принудительно. Стоит насосу отключиться из-за перебоев с подачей электроэнергии — и система самостоятельно переходит в режим естественной циркуляции: клапан открывается, и вода свободно движется по розливу.

Вместо обратного клапана иногда ставится обычный вентиль или шаровый кран. В этом случае систему приходится переводить в режим естественной циркуляции своими руками.

Заключение

Разумеется, в небольшом по объему материале трудно ответить на все связанные с автономным отоплением вопросы. Дополнительную информацию вы найдете в видео в этой статье. Не стесняйтесь оставлять на портале свои комментарии. Успехов, камрады!

Прошли уже те времена, когда единственным способом обогреть частный дом была печь. Именно по причине отсутствия полноценного отопления и водопровода с горячей водой многие не хотели жить за городом, перебираясь в комфортабельные многоэтажки. Но блага цивилизации добрались и до загородных домов. Современные технологии и материалы позволяют оборудовать отопление частного дома своими руками, чтобы больше не терпеть лишений. Теперь удобства в загородном доме будут ничуть не хуже городских. Существует несколько способов сделать отопление в частном доме, которые отличаются конструктивными элементами и энергоносителями. О них мы и расскажем в рамках данной статьи.

Какой может быть система отопления частного дома

В первую очередь системы отопления различаются по типу теплоносителя, который непосредственно и обогревает помещения, отдавая тепло. Различают водяные системы, паровые, воздушные, электрические и открытого огня. Последние реализованы в каминах, русских печах и грубах. В помещениях, где реализовано отопление таким способом, тепло распространяется неравномерно: возле пола холодный воздух, рядом с источником тепла (печью) жарко, а на отдалении воздух холодный. В принципе небольшой дом можно вполне качественно обогреть и печью, но мы не будем заострять внимание на данных системах, а поговорим о тех, которые способны обеспечить более равномерный обогрев большого дома.

Система водяного отопления представляет собой замкнутый контур, по которому циркулирует горячая вода. В качестве нагревающего элемента выступает котел, от него по дому расходятся трубы, в каждой комнате установлены радиаторы, через которые проходит горячая вода и отдает тепло. Отдав тепло, вода снова возвращается в котел, где нагревается, и цикл повторяется.

Для водяной системы подойдет котел на любом доступном топливе. Самыми распространенными являются газовые котлы , так как они экономичны. Устройство отопления в частном доме с помощью природного газа возможно только в том случае, если к дому подведена газовая магистраль. Еще одним недостатком является то, что газовые котлы требуют регулярного обслуживания и контроля специальными службами. Тем не менее, газовое отопление пользуется большим спросом.

Если местность негазифицирована, можно использовать котел на твердом топливе (уголь, дрова, паллеты). В таком случае отопление получится полностью автономным и независящим от подачи энергоносителя. Но для хранения твердого топлива придется оборудовать удобное и сухое хранилище.

Котлы на жидком топливе , например, дизельном, также можно использовать для водяного отопления. Этот способ имеет ряд недостатков: дизельное топливо очень дорогое, отопление получается неэкономичным, для хранения топлива понадобится закопанный в землю резервуар, что, несмотря на все предосторожности, является пожароопасным.

Электрический котел , подключенный к центральному электроснабжению, также будет хорошо выполнять свои функции. Но если уже решили использовать в качестве энергоносителя электричество, целесообразней будет установить электрические радиаторы, чтобы напрямую преобразовывать электрическую энергию в тепловую без посредничества воды.

Для обустройства полностью автономного отопления можно использовать альтернативную электроэнергию, солнечные и ветровые преобразователи, мини-гидростанции и другое.

Мощность котла выбирается в зависимости от площади дома. Примерные характеристики можно посмотреть в таблице.

В водяной системе отопления может циркулировать как вода, так и антифриз. Также в системе могут быть дополнительные элементы по ее регулировке. Расширительный бак служит для сбора лишней жидкости, терморегуляторы необходимы для контроля температуры перед каждым радиатором, циркуляционный насос для принудительного движения воды используется не всегда, а также автоматический воздухоотводчик, запорные и предохранительные клапаны.

Если Вас интересует, сколько стоит отопление частного дома, то рассчитать это можно самостоятельно. Для начала необходимо определиться с видом энергоносителя. Мы рассмотрим вариант с газовым котлом. Итак, нам необходимо приобрести котел, трубы, радиаторы для каждой комнаты, расширительный бак, краны, фитинги, все необходимые сопутствующие материалы. Но перед тем как все это приобретать, следует составить схему отопления частного дома, в которой будет точно указано местоположение котла и радиаторов, длина трубопровода и другое. Проектные работы «влетят в копеечку», разрешения, согласования, плюс еще и монтаж. В итоге провести отопление в частном доме обойдется примерно в 9000 - 11000 у.е.

Стоимость оборудования для отопительной системы во многом будет зависеть от материалов. Например, радиаторы бывают чугунными , стальными , алюминиевыми , из нержавеющей стали . Самые дешевые чугунные, они же самые тяжелые и недолговечные. Из нержавейки самые дорогие, немногие могут позволить себе установить их по всему дому. Трубы для прокладки трубопровода отопления тоже бывают из различных материалов: стальные (из нержавейки, стальные оцинкованные), медные , полимерные (металлопластиковые, полипропиленовые, полиэтиленовые). Самыми надежными считаются медные трубы, так как они выдерживают большие перепады температур, а соединение происходит пайкой с серебряным припоем. Полимерные трубы хоть и просты в монтаже и не боятся коррозии, но имеют существенный недостаток - боятся перепадов температур и теряют свою прочность, если их согнуть. Стальные трубы в последнее время применяются довольно редко, хотя нержавеющие и оцинкованные не боятся коррозии, долговечны и прочно соединяются.

На стоимость материалов и работ по установке отопления в частном доме влияет и тип системы водяного отопления, которая может быть однотрубной, двухтрубной и коллекторной. Об этом мы расскажем чуть ниже.

Водяная система отопления имеет несколько недостатков: сложный и трудоемкий монтаж, регулярная профилактика системы и проверка котла, но при этом пользуется большой популярностью у загородных жителей по сравнению с другими системами.

Паровое отопление частного дома

Система парового отопления реализована по такому принципу: котел нагревает воду под давлением до состояния кипения, полученный пар по магистрали уходит в радиаторы, где отдает свое тепло, конденсируется обратно в воду и возвращается обратно в котел. Воздух из системы выдавливается горячим паром. По принципу возврата конденсата в котле различают два вида систем: открытые (разомкнутые) и закрытые (замкнутые). В открытых системах есть бак, в котором скапливается конденсат, а затем поступает в котел. В закрытых системах конденсат самостоятельно возвращается в котел по широкой трубе.

Важно! Паровое отопление не используется в частных жилых домах. «Паровым» по ошибке называют «водяное» отопление. На самом деле котел для парового отопления представляет собой огромный агрегат, размером с комнату, он очень сложен в эксплуатации, а также опасен. Такое отопление используется только на предприятиях, где для производственных нужд необходим пар. Даже в таком случае теплоотдающие элементы тщательно изолируют от человека, так как температура пара 115 °С.

Воздушную систему отопления можно оборудовать в доме только на этапе строительства, в готовом жилом доме это невозможно.

Принцип действия данной системы таков: теплогенератор нагревает воздух, который затем поднимается по воздуховодам в помещения и выходит под потолком с таким расчетом, чтобы вытеснить холодный воздух, скопившийся рядом с окном или дверью. Холодный воздух вытесняется в воздуховоды, ведущие к теплогенератору. Так происходит циркуляция, которая может быть гравитационной или принудительной.

Гравитационная циркуляция происходит по причине разности температур, когда объем теплого воздуха достаточно велик, он вытесняет холодный в сторону воздуховодов. Недостаток этого способа заключается в том, что при открытых окнах или дверях циркуляция нарушается.

Для принудительной циркуляции используется вентилятор для повышения давления воздуха.

На рисунке представлено отопление частного двухэтажного дома с помощью воздуха.

В теплогенераторе может сгорать природный газ, керосин или дизель. При этом природный газ может быть как от магистрали, так и баллонный. Продукты сгорания уходят в дымоход.

Чтобы освежить воздух, в систему подмешивается чистый воздух, забор которого может осуществляться снаружи помещения.

Воздуховоды могут быть выполнены из металла, пластика или текстиля, а также иметь форму круглую или прямоугольную. По структуре воздуховоды бывают жесткие и гибкие. Примыкающие к наружным стенам или неотапливаемым помещениям воздуховоды необходимо обязательно теплоизолировать. Чтобы правильно рассчитать, как должна располагаться система воздушного отопления дома, каков должен быть размер воздуховодов, какова топология сети, следует обратиться к специалистам. Обустройство подобной системы для двухэтажного дома может обойтись в 11000 у.е.

Электрическое отопление частного дома

Отопление дома с помощью электричества может быть реализовано несколькими способами: с помощью электроконвекторов , систем «теплый пол» , инфракрасных длинноволновых обогревателей (потолочных).

Обогрев дома электричеством не назовешь экономным. Иногда даже оборудуют систему водяного отопления и подключают ее к котлу, работающему на электричестве. У этого способа есть существенный недостаток: большие расходы на электроэнергию и потери тепла. Поэтому электрический котел советуют устанавливать как запасной в дополнение к газовому (при условии наличия газовой магистрали).

Но если нет другого доступного энергоносителя, приходится использовать, что есть. Тогда экономичнее и целесообразнее будет использовать не котел, а сразу электроконвекторы.

Чтобы рассчитать количество необходимых приборов, следует знать объем помещения и степень его теплоизоляции. Например, для обогрева дома 100 м2, с высотой потолка 3 м, объем получается 300 м3, если помещение слабоизолированное, его потребность в обогреве равна 40 Вт/м3. Итого, умножаем объем помещения на потребность, получаем 12000 Вт. Такую потребность можно удовлетворить, установив 4 конвектора по 2,5 кВт мощности каждый и 1 конвектор - 2 кВт. Стоимость оборудования равна примерно 1300 - 1500 у.е. Это значительно меньше, чем обустройство водяного отопления с газовым котлом, но зато намного менее экономично при оплате энергоносителя.

Недостатком использования электроконвекторов является неравномерный прогрев помещения: возле пола холодно, а горячий воздух скапливается возле потолка. Чтобы равномерно прогреть помещение, можно дополнительно установить систему «теплый пол».

Схема системы отопления частного дома с жидкостным теплоносителем

Водяная система отопления может быть одноконтурной или двухконтурной . Одноконтурная используется только для отопления, а двухконтурная для отопления и нагрева воды для хозяйственных нужд. На практике же в частных домах чаще всего устанавливают две одноконтурные системы: одна - сугубо для нагрева воды, вторая - для отопления. Это удобно еще и тем, что второй котел не работает в неотопительный сезон.

По принципу движения воды в системе различают однотрубную, двухтрубную и коллекторную системы.

Однотрубная система водяного отопления

В однотрубной системе вода переходит последовательно от одного радиатора к другому. При этом в каждом последующем радиаторе температура теплоносителя будет все ниже и ниже. В последнем она может быть недостаточной, чтобы обогреть помещение. Данная система практически не поддается регулировке, так как, перекрыв доступ к одному радиатору, перекроется доступ воды ко всем остальным. Также если один радиатор вышел из строя, придется полностью отключать систему, стравливать воду и только затем менять его на новый или ремонтировать.

Двухтрубная система водяного отопления

Двухтрубная система способна более качественно обогреть дом, так как к каждому радиатору подходят две трубы: одна - с горячей водой, через другую - уходит остывшая вода. При этом труба с горячей водой подключена ко всем радиаторам параллельно. Если перед каждым радиатором установить краны, можно отключать какой-либо радиатор из системы. В последнем радиаторе, к которому подходит труба с горячей водой, температура будет меньше, чем в первом, но потери будут незначительны по сравнению с однотрубной системой.

Коллекторная система водяного отопления

Коллекторная система подразумевает, что из коллектора идут трубы к каждому радиатору отдельно: одна - с горячей водой, по другой возвращается остывшая вода. Эта система позволяет регулировать температуру в любом помещении, а также легко заменять или ремонтировать любой участок системы без отключения отопления. Коллекторная система - самая прогрессивная. Единственный ее недостаток: дополнительный монтаж коллекторного шкафа и большой расход труб.

Монтаж системы отопления частного дома

В первую очередь следует определиться, какую систему отопления лучше сделать в конкретном доме. Самым оптимальным решением будет установить ту систему, энергоноситель для которой более доступен и экономичен, экономичное отопление частного дома для многих очень важно. Например, если к дому подведен газ, то можно установить водяную систему отопления с двумя котлами: один - газовый (основной), второй - электрический (запасной) или твердотопливный, чтобы в случае форс-мажора быть полностью энергонезависимым.

На следующем этапе следует обратиться в проектное бюро, где произведут соответствующие расчеты, составят проектную документацию и чертежи отопления частного дома. Только после этого можно приобретать необходимое оборудование и материалы.

Первым делом устанавливается котел отопления. Для любых котлов, где будут продукты горения, кроме электрического, необходимо обустроить котельную. Это отдельное помещение, или комната в подвале, в которой сделана хорошая вентиляция. Котел устанавливается на расстоянии от стен, чтобы обеспечить свободный доступ. Пол и стены вокруг котла облицовывают огнеупорным материалом. От котла на улицу выводят дымоход.

Дальнейший монтаж отопления в частном доме заключается в установке циркуляционного насоса (если он необходим), распределительного коллектора (если предусмотрен системой), измерительных и регулирующих приборов возле котла.

Только затем от котла ведут магистрали трубопровода к местам установки радиаторов. Чтобы провести трубы сквозь стены, придется делать в них отверстия, которые после того, как протянут трубы, необходимо замазать цементным раствором. Соединение труб производят исходя из материала их изготовления.

В последнюю очередь монтируют радиаторы. Их устанавливают на кронштейны обязательно под оконным проемом. Если размера радиатора недостаточно, чтобы закрыть проем, следует установить два радиатора или нарастить секции, если это возможно. Расстояние от пола должно быть 10 - 12 см, от стены 2 - 5 см, а от подоконника до радиатора - 10 см. На входе и выходе из радиатора устанавливаем запорную и регулирующую фурнитуру и термодатчики, чтобы можно было регулировать температуру и перекрывать движение воды.

После установки всех элементов конструкции производится опрессовка системы. Первый запуск котла возможен только в присутствии представителя газовой организации.

В заключение хотелось бы отметить, что систему отопления лучше выбирать с учетом двух факторов: наличие и дешевизна энергоносителя и автономность системы в случае форс-мажора. Установка системы отопления в частном доме - дело настолько ответственное и сложное, что ее не рекомендуется выполнять самостоятельно. Хотя бы самое главное - расчеты, схемы и проект должны выполнить профессионалы. А чтобы сэкономить, можно попытаться выполнить монтаж элементов системы самостоятельно, но под чутким руководством мастера.