Требования к системе отопления
- Она должна быть максимально простой в монтаже. Не всегда есть возможность привлечь высококвалифицированных специалистов для проектирования и работы; да и просто-напросто интересно выполнить все монтажные операции самостоятельно.
- Экономичность в процессе эксплуатации — еще одно важнейшее требование. Понятно, что схема отопления мало влияет на КПД котла; однако все зависящее от нас для экономии тепла мы постараемся сделать.
- Отказоустойчивость. Этот пункт означает, что при любой температуре на улице перемерзнуть из-за избыточной теплоотдачи отопление одноэтажного дома не должно.
- Энергонезависимость приветствуется. Даже если монтируется схема отопления с принудительной циркуляцией одноэтажного дома, желательно, чтобы она могла работать и с естественной циркуляцией. Пусть даже с падением эффективности. Увы, перебои с электропитанием бывают нередко.
При остановке циркуляционного насоса (на фото) котел продолжит греть воду в замкнутом объеме теплообменника. Первой пострадает полипропиленовая труба, отводящая воду от котла.
Обратите внимание: понятно, что в случае электрокотла последний пункт неактуален. Без электричества остановится не только насос, но и сам котел
Не ударяясь в дебри анализа текущих цен на теплоносители, приведем их рейтинг в порядке убывания отдачи тепловой энергии на рубль вложений.
- Магистральный газ. О н сочетает дешевизну отопления с удобством использования: все современные газовые котлы оборудованы термостатами.
- Дрова. Впрочем, если у вас есть возможность заготавливать их самостоятельно и место для поленницы — газу придется потесниться на вершине. Проекты одноэтажных домов с печным отоплением в рамках статьи мы рассматривать не станем. Нам интересны исключительно твердотопливные котлы.
- Пеллеты — гранулы из прессованных опилок. Они несколько дороже, но и выделяют при сгорании больше тепла.
- Уголь. Кстати, большая часть твердотопливных котлов прекрасно может использовать и уголь, и дрова без каких-либо модификаций.
- Соляра, сжиженный газ и электрическое отопление идут ноздря в ноздрю. Их позиции в нашем рейтинге определяется региональными ценами.
Лучшие из газовых котлов — конденсационные. Они позволяют за счет конденсации продуктов сгорания извлечь максимум тепла.
Лучшие твердотопливные котлы — пиролизные, в которых топливо вначале при ограниченном доступе воздуха превращается в пиролизный газ, а потом сгорает уже он. Золы остается минимум; кроме того, пиролизные котлы могут работать в полуавтоматическом режиме, с минимальным участием человека.
Схема работы пиролизного котла.
Как выбрать насос для отопления
Лучше всего подходят для установки специальные малошумные циркуляционные насосы центробежного типа с прямыми лопастями. Они не создают избыточно большого давления, а проталкивают теплоноситель, ускоряя его движение (рабочее давление индивидуальной системы отопления с принудительной циркуляцией 1-1,5атм, максимальное – 2атм). Некоторые модели насосов имеют встроенный электропривод. Такие устройства можно устанавливать прямо в трубу, их называют еще «мокрыми», а есть устройства «сухого» типа. Отличаются они только правилами монтажа.
При установке любого типа циркуляционного насоса желательна установка с байпасом и двумя шаровыми кранами, которые позволяют снять насос для ремонта/замены без останова системы.
Подключать насос лучше с байпасом — для возможности его ремонта/замены без разрушения системы
Установка циркуляционного насоса позволяет регулировать скорость продвижения теплоносителя по трубам. Чем активнее движется теплоноситель, тем больше тепла он разносит, а значит, помещение нагревается быстрее. После того, как заданная температура достигнута (отслеживается или степень нагрева теплоносителя или воздуха в помещении в зависимости от возможностей котла и/или настроек), задача меняется – требуется поддерживать заданную температуру и скорость потока уменьшается.
Для системы отопления с принудительной циркуляцией недостаточно определиться с типом насоса
Важно рассчитать его производительность. Для этого, прежде всего, нужно знать теплопотери помещений/зданий, которые будут отапливаться. Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю
В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:
Они определяются исходя из потерь в самую холодную неделю. В России они нормированы и установлены коммунальными службами. Они рекомендуют использовать следующие величины:
- для одно- и двухэтажных домов потери при самой низкой сезонной температуре -25 о С составляют 173Вт/м 2. при -30 о С потери 177 Вт/м 2 ;
- многоэтажные дома теряют от 97Вт/м 2 до 101Вт/м 2 .
Исходя из определенных теплопотерь (обозначаются Q) можно найти мощность насоса по формуле:
c – удельная теплоемкость теплоносителя (1,16 для воды или другое значение из сопроводительных документов к антифризу);
Dt – разница температур между подачей и обраткой. Этот параметр зависит от типа системы и составляет: 20 о С для обычных систем, 10 о С для низкотемпературных и 5 о С для систем теплого пола.
Полученную величину нужно перевести в производительность, для чего нужно разделить на плотность теплоносителя при рабочей температуре.
В принципе, можно при выборе мощности насоса для принудительной циркуляции отопления руководствоваться усредненными нормами:
- с системах, обогревающих площадь до 250м 2. используют агрегаты производительностью 3,5м 3 /ч и создаваемым напором 0,4атм;
- на площадь от 250м 2 до 350м 2 требуется мощность 4-4,5м 3 /ч и давлением 0,6атм;
- в системы обогрева площади от 350м2 до 800м2 устанавливают насосы производительностью 11м 3 /ч и давлением в 0,8атм.
Но учесть нужно, что чем хуже утеплен дом, тем большие мощности оборудования (котла и насоса) могут потребоваться и наоборот – в хорошо утепленном доме могут потребоваться половинные от указанных величины. Эти данные – средние. То же самое можно сказать относительно создаваемого насосом давления: чем уже трубы и более шероховатая их внутренняя поверхность (выше гидравлическое сопротивление системы), тем выше должно быть давление. Полный расчет – сложный и муторный процесс, в котором учитывается множество параметров:
Мощность котла зависит от площади отапливаемого помещения и потерь тепла
- сопротивление труб и фитингов (о том, как выбрать диаметр труб отопления читайте тут );
- длина трубопровода и плотность теплоносителя;
- количество, площадь и вид окон и дверей;
- материал, из которого сделаны стены, их утепление;
- толщина стен и утепления;
- наличие/отсутствие подвала, цоколя, чердака а также степень их утепления;
- тип кровли, состав кровельного пирога и т.д.
Вообще, теплотехнический расчет – один из самых сложных в области. Так что если хотите знать точно, какой мощности вам нужен насос в системе, закажите расчет у специалиста. Если нет – подбирайте основываясь на усредненных данных, корректируя их в ту или другую сторону в зависимости от вашей ситуации. Только нужно учесть, что при недостаточно высокой скорости движения теплоносителя система сильно шумит. Потому в данном случае лучше взять более мощное устройство — расход электроэнергии небольшой, да и система будет более эффективной.
Оборудование, комплектующие и материалы
Следующий шаг после разработки схемы – подбор всех элементов отопления:
- теплогенератора;
- радиаторов, коллектора теплых полов;
- труб;
- расширительного бачка, циркуляционного насоса, арматуры и деталей обвязки отопителя.
Сразу оговоримся, что в качестве отопительного агрегата будем рассматривать водогрейный котел. Установить воздушный или геотермальный тепловой насос без помощи специалистов у вас не получится, а присоединение водяного контура печки выполняется аналогично обвязке твердотопливного теплогенератора.
Как рассчитать вместительность расширительного резервуара, правильно подобрать насос и арматуру:
- Полезный объем бачка должен составлять минимум 10% от общего количества теплоносителя, циркулирующего в тепловой сети. Водяная рубашка котла тоже считается.
- Если площадь здания не превышает 150 м², то циркуляцию обеспечит насос с 25/40 либо 32/40. Первая цифра – диаметр резьбового присоединения, вторая – развиваемое давление. Агрегат 25/40 оснащен трубной резьбой 1” и способен выдать напор 0.4 Бар.
Для коттеджа больших размеров и напольных контуров насос лучше подобрать по алгоритму.
Отсекающие шаровые краны ставятся перед теплогенератором, расширительным резервуаром, насосным агрегатом и на патрубке подпитки. Дополнительное оборудование – буферная емкость, бак косвенного нагрева, гелиосистема – тоже должны отсекаться кранами.
Каждый радиатор отопления снабжается термостатическим клапаном на входе и балансировочным вентилем на выходе. В нерегулируемом исполнении на подающем патрубке батареи ставится шаровой кран.
Окончательный список комплектующих составляется после выбора основных элементов – теплосиловой установки, батарей и насоса с баком. Соответственно, дальше мы рассмотрим вопрос…
Конструкции котлов
При выборе отопительного устройства следует отталкиваться в первую очередь от типа энергоносителя
При рассмотрении этого вопроса следует обратить внимание на его стоимость и возможность его доставки
Второй по важности фактор, влияющий на выбор котла – это мощность оборудования. Усредненно принято считать, что для отопления 10 кв.м
площади помещения требуется 1 кВт
Усредненно принято считать, что для отопления 10 кв.м. площади помещения требуется 1 кВт
площади помещения требуется 1 кВт.
При проектировании дачной отопительной системы необходимо учитывать место установки котельного оборудования. Рекомендуется выносить его за пределы дома и располагать в пристройке. В любом случае конкретные условия монтажа определяют способ размещения котла.
Рассмотрим варианты отопительного оборудования для дачи.
Жидкотопливные котлы
Такие агрегаты работают на дизельном топливе или отработанном масле. Последний вариант более предпочтительный, так как стоимость топлива существенно снижается. Жидкотопливное оборудование привлекает не столько своей экономичность, сколько возможность полной автоматизации его работы. Использование солярки не дает возможности получения экономии средств. Топливо при пониженных температурах становиться более вязким, что препятствует стабильному процессу горения. Для такого котла требуется сооружение отдельного помещения, так как его работа сопровождается сильным шумом.
Котел на жидком топливе
Котлы на твердом топливе
Несмотря на то, что необходимо постоянно пополнять запасы дров, стоимость твердого топлива не сопоставима с жидким топливом, а тем более с электричеством и газом. Можно получить экономию, собирая валежник в ближайшей лесополосе.
Недостатком такого вида топлива является быстрое прогорание, одной закладки достаточно для работы котла на протяжении не более шести часов. Установка пиролизных котлов увеличивает длительность работы оборудования на одной закладке, но использовать их нецелесообразно для дачи небольшой площади.
Температуру горения в твердотопливных котлах регулировать невозможно. Существует только один способ оказывать влияние на процесс горения: изменять подачу воздуха при помощи заслонки. Кроме этого для хранения запаса топлива требуется организовать определенным образом помещение.
1 Естественная циркуляция нагретой воды по трубам – еще актуальна, но отходит в прошлое
Сейчас в проектах отопления частного двухэтажного дома уже не встретишь чертежей отопительных контуров, работающих без включения в схему циркуляционных насосов. Но еще не так давно обогрев частных домовладений с индивидуальным водяным отоплением осуществлялся исключительно благодаря естественному движению воды по трубам. В некоторых домах, построенных и оборудованных всем необходимым раньше, системы отопления с самотечной циркуляцией теплоносителя функционируют по сей день.
Система отопления с естественной циркуляцией постепенно отходит в прошлое
За счет чего движется жидкость в таких трубных контурах? Циркуляцию здесь обеспечивает разница в плотности воды с различной температурой. Горячая жидкость легче (меньше плотность), поэтому стремится вверх, более холодная – вниз. Нагретый котлом теплоноситель уходит по стояку наверх, на его смену приходит остывшая вода из обратного трубопровода. Это называется конвекцией, которая обеспечивает половину энергии, необходимой для осуществления естественной циркуляции.
Вторую половину движущей силы придает жидкости гравитация. Чтобы сила притяжения действовала эффективнее, горизонтальные трубы контура (лежаки) устанавливают с уклоном в сторону движения теплоносителя. Подающий трубопровод наклонен к радиаторам отопления, обратный лежак – к котлу. Кроме уклона труб в самотечном контуре большое значение для успешного осуществления циркуляции имеют такие факторы:
- положение котла относительно обратной трубы (чем ниже установлен агрегат, тем лучше);
- диаметр трубных коммуникаций (чем шире просвет трубопровода, тем ниже сопротивление);
- сечение внутренних отверстий в батареях (та же закономерность, что и для труб).
Соблюдение этих правил позволяет сделать эффективный самотечный контур в доме своими руками. Однако условия, которые необходимо соблюдать при монтаже системы с естественным движением теплоносителя, являются причиной таких ее недостатков:
- громоздкие трубы (обычно стальные) нельзя проложить скрыто, они всегда на виду;
- для котла необходимо делать углубленную площадку, что делает неудобным его обслуживание;
- необходимо поддерживать разницу между горячим и остывшим теплоносителем не менее 25 градусов;
- оптимальными батареями отопления, имеющими наибольший внутренний просвет и меньшую подверженность коррозии (при естественной циркуляции в теплоносителе много воздуха), являются чугунные (выбор невелик);
- большой объем теплоносителя и необходимость монтировать громоздкий расширительный бак открытого типа;
- сложно провести правильные теплотехнические расчеты для равномерного обогрева комнат.
Кроме того, самотечный контур не способен полноценно обогреть габаритные постройки. Эффективная естественная циркуляция возможна при длине лежаков до 45 м и площади до 180 м2 (в двухэтажном доме). Эти минусы делают самотечные контуры минимально востребованными у домовладельцев. Но все же остаются приверженцы отопительных гравитационных систем, аргументирующие свои предпочтения такими преимуществами самотечных контуров:
- независимость от бесперебойной подачи электричества;
- бесшумность движения жидкости по трубам;
- эффективность отопительной системы при эксплуатации твердотопливных котлов (высокая инерционность частично нивелирует частые и значительные температурные перепады).
Жидкость по трубам в таких системах движется за счет разницы плотности горячей и холодной воды
При монтаже гравитационных контуров применяются две схемы трубной разводки – однотрубная, когда теплоноситель от батарей отводится по той же трубе, что и подается, и двухтрубная, когда подача жидкости и ее отведение обратно к котлу осуществляется двумя коммуникациями. Для отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией применяются те же схемы разводки. На второй этаж теплоноситель подается по стояку, отходящему от котла, остывшая жидкость сверху отводится по обратной вертикальной трубе. Лежаки на обоих этажах присоединяются к стоякам согласно примененной схемы разводки отопительных коммуникаций.
Расширительный бачок
Рассматриваемый тип отопительных систем в обязательном порядке должен оборудоваться расширительным баком. Как правило, используются мембранные бачки закрытого типа, которые устанавливаются прямо за котлом на трубе обратки.
Важнейшим параметром расширительного бака является объем, который нужно рассчитать перед тем, как провести отопление в одноэтажном доме. Все дело в физических процессах, происходящих внутри системы с принудительной циркуляцией. Разогретая вода увеличивается в объеме, вследствие чего повышается давление в трубопроводе. Наличие подходящего бака позволяет принять излишки теплоносителя, тем самым нивелируя их воздействие на элементы конструкции.
Объем бака рассчитывается по формуле:
- V = e x C / (1 — Po/Pmax) x k,
- Где e – коэффициент температурного расширения теплоносителя,
- Po – величина давления в пустом баке,
- C – суммарный объем теплоносителя в системе,
- Pmax – максимальное давление в контуре,
- k – коэффициент заполнения бака.
Особенности конструкции
- котел;
- магистрали;
- циркуляционный насос;
- радиаторы;
- расширительный бак.
Какими бывают котлы
Собственно сам нагревающий агрегат в такой системе может использоваться любой. Наиболее популярными у владельцев загородных домов являются газовые котлы. Установка такого оборудования обходится довольно-таки дорого. Зато в эксплуатации оно очень экономично. В тех населенных пунктах, где не проведены газовые магистрали, могут использоваться котлы:
- Электрические. Установка такого оборудования обходится очень недорого. Однако само отопление дома в зимний период обычно влетает «в копеечку». Ведь стоит электричество в наше время очень дорого.
- Жидкотопливные. Такие котлы работают чаще всего на солярке. Их преимуществом является относительная экономичность. Недостатком — некоторое неудобство в использовании. Такой котел приходится периодически заправлять.
- Твердотопливные. Это самый дешевый в эксплуатации вид котлов и одновременно самый неудобный в использовании. Котлы этого типа работают на дровах, угле или брикетах.
Расчет необходимой мощности котла отопления для систем с принудительной циркуляцией теплоносителя обычно доверяют специалистам. Выполняя эту операцию, следует учитывать массу самых разных факторов (толщина стен дома, особенности планировки, степень утепленности и т. д). Приблизительно же этот параметр вычисляется, исходя и того, что на 10 м2 помещения требуется 1 кВт мощности.
Магистрали
В однотрубных и в двухтрубных системах отопления принудительного типа в качестве магистралей чаще всего используются металлопластиковые трубы. Эта разновидность хорошо переносит разницу температур между окружающей средой и теплоносителем, а также отличается механической прочностью и долговечностью.
Диаметр у магистралей отопления в схемах с принудительным током обычно не слишком большой. Это считается одним из их преимуществ в сравнении с системами с естественной. Прокладка труб при использовании таких схем производится без уклона, что, конечно же, также может считаться немаловажным плюсом.
При выборе магистралей, помимо всего прочего, должен быть учтен диаметр выходных патрубков котла. Если в этом плане будут какие-либо несовпадения, подключение придется производить с использованием дополнительных элементов. Иногда для прокладки магистралей хозяева загородных домов используют также и стальные трубы. Стоят они очень недорого, но, к сожалению, недолговечны, так как подвержены коррозии. Монтировать магистрали в системах с принудительной циркуляцией можно по стене или под полом.
батареи в системах отопления с принудительным током
Циркуляционный насос
Это один из самых важных элементов в схеме системы отопления с принудительной циркуляцией. Выбирают циркуляционный насос по такому параметру, как мощность. Рассчитывается она по формуле:
где Qpu — подача агрегата, Qn — количество потребляемого в доме тепла, Dt — разница температур на обратном и подающем трубопроводах.
Сегодня в продаже имеются в том числе и радиаторы всасывающего типа, монтировать которые можно и на подающей трубе. Такие конструкции способны выдерживать высокие температуры теплоносителя. Однако стоят они очень дорого и используются в схемах систем отопления частных домов довольно-таки редко.
Расширительный бак
Этот элемент в схеме с принудительной циркуляцией теплоносителя используется обязательно. Для систем этого типа обычно применяются мембранные закрытые бачки. Устанавливают их в непосредственной близости от котла на обратной трубе.
В результате не происходит разрыва магистралей. Необходимый для той или иной системы объем бачка определяется по формуле:
где е — коэффициент расширения теплоносителя, Po — изначальное давление в баке, C — объем воды в системе, Pma x — предельное давление в системе, k — коэффициент заполнения емкости. Последний показатель, как и предельное давление, определяются по специальным таблицам.
Трубы для подключения радиаторов и теплых полов
Домовладельцам без монтажного опыта посоветуем следующие варианты:
- Если хотите сэкономить на материалах, берите армированные полипропиленовые трубы (PP-R) с фитингами. Вдобавок купите недорогой китайский паяльник – на сборку 1 системы его точно хватит.
- Без специального инструмента можно смонтировать отопительную разводку из металлопластиковых труб на компрессионных фитингах, затягивающихся рожковыми гаечными ключами. Недостаток – приличная стоимость деталей.
- Лучшее решение – собирать систему из сшитого полиэтилена или металлопластика на прессовых фитингах. Специальные клещи придется взять напрокат.
Трубопроводы из полипропилена свариваются согласно технологии, главное, — четко выдержать время нагрева. Категорически не рекомендуется муровать стыки PP-R в полах и стенах — во избежание последствий протечки.
Слева на фото трубы из металлопластика, справа — сшитый полиэтилен
