В климатических условиях средней полосы и севера Евразии домам требуется теплоизоляция, но этого мало. Тепловые потери нужно компенсировать с помощью обогревательной системы. В частных домах водяное отопление — популярный и эффективный способ решения этой задачи.
Качество работы системы отопления зависит от проекта, выбора оборудования и схемы разводки. В статье рассказано о выборе оборудования и подходящей схемы, опираясь на строительные нормы.
В тексте представлено подробное описание принципа действия системы водяного отопления с анализом распространенных вариантов ее построения. Для повышения понимания сложной темы используются схемы, фотоматериалы и видеоролики.
Структура и принцип работы
Радиаторы с жидкостным теплоносителем состоят из схожих элементов.
- Отопительное оборудование – газовая, жидкое- или твердотопливная установка, печи, камин.
- Замкнутый контур в виде трубопроводаСистема, поддерживающая постоянный поток нагреваемого и охлаждаемого теплоносителя (антифриза).
- Приборы отопления Ребристые, панельные и гладкотрубные радиаторы, конвекторы, трубопроводы для водяных тёплых полов.
- Запорная арматураПодключение, позволяющее выключить отдельные устройства или участки системы для проведения ремонта и обслуживания.
- Устройства для настройки и мониторинга работы системы (расширительный бачок, манометр, спускные клапаны и прочее).
- Циркуляционные насосыДля заставляющего циркуляции теплоносителя используются насосы; в некоторых системах устанавливают повысительный насос для поддержания постоянного давления.
В случае близости к централизованной газовой магистрали оптимальным выбором будет монтаж газового котла.
Без централизованных сетей газоснабжения для автономной системы требуется установка резервуара для газа. Такой способ подходит только при наличии территории достаточного размера.
В коттеджах, возведенных на небольших приусадебных участках в районах без газоснабжения, автономную работу газового отопительного оборудования обеспечит обычный баллон. Альтернативное решение – печи на жидком или твердом топливе, а в крайнем случае – дорогие электрические устройства.
Предпочтение водяному отоплению в загородных домах Благодаря простоте конструкции работает по такому принципу: нагретая до заданной температуры под давлением вода поступает в трубы, идущие к радиаторам или конвекторам.
По типу движения теплоносителя по отопительным контурам различают:
- Естественные (гравитационные). Теплоноситель движется благодаря естественным процессам: горячая вода поднимается вверх, отдаёт тепло радиаторам, охлаждается и опускается вниз. Затем снова поступает в котел для продолжения цикла.
- Искусственные (они же насосные или принудительные)В системах с принудительной циркуляцией теплоноситель перемещается благодаря циркуляционному насосу, который подает горячую воду в одну часть контура и забирает охлажденную из другой.
Гравитационная схема — самый простой и доступный вариант для самостоятельной реализации. В её состав входит минимум оборудования: магистрали обратки и подачи, котел, расширительный бачок открытого типа, радиаторы. Из-за отсутствия потребности в насосной стимуляции теплоносителя системы абсолютно энергонезависимы.
К плюсам естественного отопления Затраты на возведение сравнительно малы по отношению к насосному варианту. Не требуют установки сложных и дорогостоящих технических устройств. В работе не возникает расходов на электропитание.
Главный недостаток гравитационных систем – ограниченный радиус действия. Их эффективность обеспечивается при горизонтальном протяженности до 30 метров. Такой способ отопления долго нагревается после остановки работы. Возможны случаи замерзания теплоносителя в открытом бачке при низких температурах.
Принудительная циркуляция эффективно работает в многоэтажных домах с развитой отопительной сетью. Этот тип схемы лучше предшествующего, но требует больших затрат и сложнее в реализации. Для ее строительства нужны точные расчеты и проект.
Отопление с искусственной циркуляцией Помимо насосов система комплектуется различными устройствами для регулирования отдачей тепла и контроля работы. К ним относятся автоматические и механические воздухотоводчики, терморегуляторы, манометры, предохранительные клапаны для сброса избытка теплоносителя в канализацию и прочее.
Выбор оборудования для принудительной подачи тепла следует осуществлять с использованием расчётов. Например, для перемещения теплоносителя по каждому 10 метрам отопительного контура требуется напор в 0,6 метра, создаваемый насосом. Для определения необходимого устройства нужно точно знать длину трубопровода и гидравлическое сопротивление всех его участков.
Для систем водяного отопления загородных домов иногда требуется не один насос. Дополнительно монтируют циркуляционный или повышающий насос.
Основная проблема принудительного отопления — зависимость от постоянного снабжения электричеством. В случае отсутствия электроснабжения рекомендуется подготовиться генератором, который также стоит недешево.
Нормы и требования к автономному отоплению
При разработке системы отопления стоит обратиться к нормативным документам СНиП 2.04.05-91, в которых указаны основные требования к трубам, радиаторам и запорно-регулирующей арматуре.
Общие нормативы направлены на создание комфортной атмосферы внутри дома и грамотное оснащение системы отопления по предварительно разработанному и одобренному проекту.
В СНиП 31-02, устанавливающем правила возведения индивидуальных жилых домов и подключения к коммунальным сетям, множество требований изложены в форме рекомендаций.
Поseparate рассмотрены нормы, касающиеся температуры.
- Температура теплоносителя в трубах не должна быть выше +90ºС.
- оптимальные показатели находятся в рамках +60-80ºС;
- Температура наружной поверхности нагревательных приборов, доступных прямо, не должна быть выше 70 градусов Цельсия.
В системах отопления рекомендуется использовать трубопроводы из латуни, меди или стали. В индивидуальном жилищном строительстве чаще применяются полимерные и металлопластиковые трубы, одобренные для использования в строительстве.
Способы прокладки труб для отопления могут отличаться.
- Открытым. Установка предполагает прокладку по строительным конструкциям с помощью клипс и хомутов. При монтаже контуров можно использовать металлические трубы. Разрешается применение полимерных материалов при условии исключения их повреждения из-за температуры или механических воздействий.
- Скрытым. Трубопроводы размещают в штробах или каналах, проложенных в строительных конструкциях, плинтусах или за защитно-декоративными экранами. Замоноличивание контура возможно в сооружениях с расчетным сроком эксплуатации не менее 20 лет при условии срока службы труб не менее 40 лет.
Открытый способ прокладки предпочтительнее, так как проектирование трассы трубопровода должно обеспечивать свободный доступ ко всем элементам системы для обслуживания и замены.
Трубы прячут редко, лишь когда это требуется из-за технических, санитарных или конструктивных причин, например, при установке «теплых полов» в бетоне.
При открытой прокладке Участки магистралей, которые перекрывают необогреваемые помещения, нужно утеплить в соответствии с климатическими характеристиками области строительства.
Автономные системы отопления с естественной циркуляцией должны прокладываться так, чтобы нагретая вода текла самотеком к радиаторам, а остывшая возвращалась в котел по обратной магистрали. Магистрали насосных систем монтируются без уклона.
Оговаривается использование различных типов расширительных баков:
- Открытые устройства, используемые для систем с насосным и естественным принуждением, необходимо монтировать над главным стояком.
- Затворы с мембранами, предназначенные только для систем с принудительной циркуляцией, монтируются на обратном трубопроводе до котла.
Расширительные бачки служат для компенсации теплового расширения жидкости при нагревании. Для удаления излишков их можно использовать как для сброса в канализацию, так и для выпуска на улицу, например, в случае с простейшими открытыми вариантами. Закрытые капсулы более практичны, так как не требуют участия человека в регулировке давления системы, но стоят дороже.
В качестве запорной арматуры предпочтительны шаровые краны, а в случае насосных установок – оборудование с давлением не более 30 кПа и производительностью до 3,0 м³/ч.
Бюджетные разновидности открытий нужно периодически пополнять из-за стандартного испарения жидкости. Для установки требуется значительно укрепить чердачное перекрытие и утеплить чердак.
Виды водяных отопительных систем
Тип системы отопления зависит от ряда факторов: циркуляции теплоносителя, способа ее сборки, варианта прокладки трубы подачи (нижний или верхний) и других.
Какой бы тип отопительного прибора не использовался — радиатор, конвектор или тёплый пол — горячая вода поступает в него и после остывания уходит по общему для всех систем маршруту.
Двухтрубные и однотрубные конструкции
Тепло отдаётся в устройства, установленные во всех комнатах дома. Влияние схемы прокладки труб на нагрев помещений большое, поэтому рассмотрим особенности однотрубной и двухтрубной разводки.
Существует широко используемая классификация, включающая два элемента.
- Однотрубный вариант В системе с последовательным соединением радиаторов теплоноситель движется по очереди из одного прибора в другой. К отдаленным точкам система подаёт уже охлаждённый теплоноситель.
- Двухтрубный вариант Система с параллельными трубами подачи и обратки работает по принципу одновременного подключения всех приборов к подающей линии. Остывшая вода не поступает в следующий прибор, а собирается по обратной магистрали и возвращается в котел.
Существуют однотрубные схемы с естественной и принудительной циркуляцией воды. Внутри своего типа их разделяют на проточные и с байпасами.
В системах с проточным нагревом вода к отдаленным помещениям поступает охлажденной, поэтому там желательно использовать радиаторы с большим количеством секций.
Внедрение в систему байпаса Этот механизм частично перенаправляет горячую воду к последующим приборам, обеспечивая почти равномерное распределение тепла между батареями. Регулирование потока нагретой воды осуществляется двумя вентилями на байпасной трубе и трубе подачи, или одним треходовым краном.
В конструкции с двумя трубами различают ветки подачи и обратки.
Двухтрубная разводка используется в системах с двумя режимами циркуляции теплоносителя.
В первом случае котел устанавливается В начале трубопровода трубы расходятся влево и вправо от агрегата по периметру объекта. В другом случае котел размещают в центре, а контуры отопления располагают кольцами справа и слева от агрегата.
Двухтрубная система отличается большей функциональностью и надежностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всем комнатам. Дополнительные краны и регулирующие устройства позволяют контролировать подачу тепла в каждый радиатор. Неисправность одного элемента не повлияет на работу остальных приборов.
Вариации по подключению труб и приборов
Перечисленные виды водяного отопления для коттеджа можно разделить на подвиды.
- По расположению стояковСистемы отопления объединяют радиаторы. Различают горизонтальные и вертикальные системы. Горизонтальные применяют в одноэтажных постройках, а вертикальные — в многоэтажных. В однотрубных системах с естественной циркуляцией присутствуют только стояки подачи.
- По расположению труб подачи и обратки. Существуют системы с верхней и нижней разводкой. При верхней разводке трубы подачи проходят по самым высоким точкам системы, поэтому теплоноситель подаётся в радиаторы сверху. В случае нижней разводки обратка с подачей прокладывается под радиаторами.
Гравитационные системы с нижней разводкой практически не применяются из-за затруднений с удалением воздуха в отдаленных приборах. Нижняя разводка предпочтительнее совместно с насосной циркуляцией, каждый прибор которой все же оснащается воздухоотводчиком.
В коттеджах без подвалов, имеющих чердак, устанавливают отопление с верхней разводкой. Без чердака подачу прокладывают по линии соединения потолочного перекрытия со стенами, что портит внешний вид помещения. Нижняя разводка подходит для домов с плоской крышей и подвалом.
Метод сборки трубопровода
По методу устройства трубопроводов системы отопления разделяют на тройниковые, коллекторные и комбинированные.
Тройниковые схемы относятся к классическим решениям. Для их реализации применяют сборку трубопроводов и подключение приборов с помощью тройников в узлах подключения труб к стоякам, радиаторов к трубам и так далее. В целом система функционирует по принципу последовательного соединения элементов.
Коллекторная или иначе лучевая конструкция Расширяет возможности водогрейного отопления загородного дома. Такая система представляет собой модифицированную конструкцию с трубами, идущими к каждому прибору отдельно, и распределителем в центре.
Распределительный узел — коллектор с многочисленными отводами позволяет регулировать теплоотдачу каждого прибора независимо, а также отключать его на время ремонта. При желании и достаточном финансировании каждый отвод можно оснастить собственным насосным устройством.
Коллекторную разводку чаще всего делают для горизонтальных схем с трубами подачи воды снизу. В двух- и трехэтажных домах советуют монтировать распределительный коллектор на каждом этаже, чтобы регулировать температуру воздуха во всех комнатах здания.
Блок управления для многоэтажных коттеджей включает два взаимосвязанных узла: подающий коллектор и обратный аналог. Первый обеспечивает подачу горячей воды к отопительным приборам, второй способствует откачке охлажденной воды.
Установка коллекторной разводки осуществляется на основе одно- и двухтрубных отопительных систем, сочетая их с периметральной (тройниковой) системой.
Особенности плинтусного отопления
Помимо радиаторов и батарей, существуют и другие обогреватели, позволяющие создать комфортный микроклимат в комнатах. «теплые плинтусы» Нагревательные элементы имеют форму и расположение, схожее с конструкциями для строительства.
Устройство по периметру функционирует таким образом, что поддерживает стабильную температуру. Нагрев трубок в корпусе предшествует нагреванию самого короба, откуда тёплый воздух поднимается вверх, повышая температуру стенок.
Воздух в помещении нагревается от плинтусов и стен, к которым примыкают.
Преимущества плинтусного обогрева:
- Создание благоприятной атмосферы с минимальной вентиляцией.
- Можно утеплить места повышенного риска появления плесени — стыки пола и стен.
- Установка доступна для самостоятельного выполнения.
- Модули можно выбрать по типу (одно- или двухрядные) и мощностному диапазону (например, 310 Вт и 510 Вт).
- разнообразный дизайн, не требующий маскировки;
- доступная цена.
К недостаткам относятся особые условия установки: вдоль горизонтальных участков нельзя размещать мебель, поскольку это нарушит теплоотдачу. Длина каждого контура в системе не должна превышать 15 метров, поэтому для больших помещений требуется монтаж двух или трёх контуров (или комбинированное отопление).
В частном доме вместо водяных плинтусов могут устанавливать электрические, однако это стоит довольно дорого.
Оборудование системы «Теплый пол»
Эффективная и недорогая конструкция, именуемая теплым поломСистемы обогрева, работающие от пола, давно доказали свою эффективность.
Для производства трубопроводов необходимы высокая теплопроводность, прочность, эластичность, а также минимальное сопротивление. В связи с этим для изготовления труб применяют металлопластик или шитый полиэтилен. Цементная стяжка служит защитным и стабилизирующим покрытием.
Преимущества теплых полов:
- Эффективность проявляется независимо от типа пола (лаminate, линолеум, ковёр, плитка).
- заметная экономия тепла – от 30% до 50%;
- недорогая стоимость и установка;
- возможность монтажа своими руками;
- Применение в комплексных системах обогрева (вместе с радиаторами и конвекторами).
Автономная система водяного отопления не нуждается в подаче электричества, поскольку функционирует за счет работы газового (или другого) котла.
К недостаткам водяных теплых полов Несовершенство регулировки и отсутствие возможности установки в городе при централизованном отоплении можно отметить, но это не касается локальных загородных систем. При нарушении правил монтажа возможна аварийная ситуация и затопление, поэтому важно подойти внимательно к выбору оборудования и установке.
Подробнее о теплоносителе и его свойствах
Не существует жидкости, которая идеально подходила бы для всех систем отопления.
Превышение диапазона может привести к остановке работы системы отопления, а в крайнем случае — разрыву труб и поломке оборудования.
Кроме температурных параметров, жидкость для трубопровода Обладает такими свойствами: вязкостью, антикоррозийностью и способностью выделять токсичные вещества. Анализ необходимых качеств выявил, что лучшими жидкими теплоносителями являются очищенная вода и специальный химический раствор – антифриз.
Заливка антифриза требуется в домах, используемых не постоянно. Оставляя строение на холодное время года, собственники обычно сливают воду для предотвращения аварий и поломок оборудования. Антифриз удалять не надо – по возвращении можно сразу запускать котел без риска протечек или разрывов.
В экстремальных условиях химический теплоноситель, изменяв структуру, при этом не меняя размеров, превращается в гель, который сохраняет свои свойства. При достижении комфортной температуры гель возвращается к прежнему жидкому состоянию, полностью сохранив первоначальный объем.
Еще немного полезной информации об антифризе:
- Срок службы более пяти лет, одно заполнение противостоит десяти отопительным периодам.
- Жидкость более в два раза текучая по сравнению с водой, поэтому важно контролировать герметичность стыков.
- Для преодоления большей вязкости понадобится насос с большим напором.
- Нагреваясь, материал увеличивается в объёме, поэтому требуется установка расширительного бака.
Необходимо постоянно помнить о том, что химический раствор может быть вредным для здоровья человека.
В качестве теплоносителя вода популярнее, чем антифриз, несмотря на его выдающиеся характеристики. Её максимально возможное значение теплоемкости составляет примерно 1 ккал. Это означает, что нагретый до 75ºС теплоноситель при остывании в радиаторе до 60 ºС отдаст помещению около 15 ккал тепла.
Вода доступна. С помощью надёжных фильтров для системы водоснабжения можно использовать бесплатную воду из скважины. В ней отсутствуют опасные химические соединения, и она не станет причиной отравления при чрезвычайной ситуации.
Вода может содержать минеральные соли, вызывающие коррозию. Проблему можно решить кипячением или использованием вместо колодезной дождевой (или талой) воды.
Не советуют воду применять в жилых домах с временным проживанием.
Выбор труб для разводки
Результат работы системы определяется качеством всех её деталей, а именно сохранением и экономией тепла. Наиболее протяжённые элементы, трубы, заслуживают особого внимания.
С технологической точки зрения трубы и фитинги должны обладать следующими качествами:
- прочностью;
- легкостью;
- пригодностью для ремонта;
- герметичностью;
- низким уровнем шума.
Низкая цена – важный фактор при выборе, поскольку системе отопления нужно много различных деталей.
В настоящее время установка разводки из металлических труб маловероятна. Стальные, медные и оцинкованные детали отходят на второй план, уступая место доступным и практичным альтернативам.
Лучше всего подходят полимерные изделия, которые разделяют на три группы.
- полипропиленовые;
- металлопластиковые.
Плюсы труб из полипропилена Достоинства: доступная цена, лёгкость сварки, долговечность. Недостатки: малая гибкость. При замене трубы необходимо заменить отрезок от одного соединения до другого.
Прочные металлопластиковые трубы Обладают высокой стойкостью к резким перепадам температур. Срок службы без капитального ремонта доходит до 30 лет. Слабое место – соединительные элементы, фитинги с узким сечением прохода. При замерзании теплоносителя возможен разрыв.
При выборе труб обратите внимание на технические характеристики и вид теплоносителя.
Выводы и полезное видео по теме
В захватывающих видео рассказывают о принципах работы схем, деталях и сборке водяных систем отопления, а также делятся личным опытом установки.
Видео 1. Характеристики однотрубной отопительной системы.
Видео номер два. Анализ конструкций двухтрубных отопительных систем.
Видео номер три. Применение лучевой схемы на практике.
Видео №4. Пошаговый алгоритм установки системы обогрева.
Всем, кто хочет самостоятельно установить сложную отопительную систему в загородном доме, советую при составлении проекта проконсультироваться со специалистом, чтобы избежать непредвиденных обстоятельств после монтажа. Сантехники помогут выбрать надежное оборудование, подскажут более эффективную схему разводки и сделают точные расчеты. В результате получится уютно и тепло в доме.
Возникли вопросы после изучения предоставленных данных? Желаете предложить ценные сведения или рассказать о личном опыте установки системы отопления? Просим оставлять комментарии в следующем блоке.