Водяные системы отопления: эффективность и экономическая выгода

Особенности выбора и установки труб

Монтаж системы отопления своими руками предусматривает предварительный выбор подходящих для этого труб.

Чаще всего для изготовления продукция данного типа используются следующие материалы:

• Сталь.
• Медь.
• Нержавейка.
• Полипропилен.
• Полиэтилен.
• Металлопластик.

Использование для организации систем отопления изделий из обычного черного металла в настоящее время почти не практикуется, по причине значительной подверженности ржавлению и забиванию внутреннего прохода. Самостоятельный монтаж подобных изделий вызывает значительные сложности: это под силу только хорошему сварщику, способному обеспечить качественную стыковку. Хотя это не останавливает некоторых домовладельцев, которые для обустройства автономного отопления используют трубы из обычной стали.

Более надежным вариантом являются трубы из меди и нержавеющей стали, хотя на обустройство системы в таком случае придется выложить немалые финансы. Изделия этого типа отличаются надежностью, долговечностью и стойкостью к высокому давлению и нагреванию. В общем, если есть деньги, лучше использовать медь или нержавейку. Для стыковки медных трубок используется пайка, а нержавеющих – разборные и прессовые фитинги. Особенно удобен при прокладке скрытой проводки последний вариант. Обвязывать котлы и организовывать магистрали внутри котельной рекомендуется только при помощи металлических труб.

Более дешевый вариант – использовать для организации отопления полипропиленовые трубы. Лучше всего из всех разновидностей ППР продукции выбирать изделия с алюминиевой или стекловолоконной армировкой. Чтобы смонтировать систему отопления данного типа, придется хорошо постараться, хотя стоимость расходного материала очень дешевое. В плане декоративных качеств пропилен уступает прочим пластикам.

Для стыковки труб ППР и фитингов используется пайка, уровень качества которой проверить довольно сложно. При несоблюдении должного температурного режима пайки обязательно возникнут проблемы с протеканием или перекрыванием расплывшимся полимером внутренности трубопровода. Заметить подобные ошибки по ходу монтажа практически невозможно: проявляются они уже по ходу эксплуатации.

При самостоятельном обустройстве отопительной системы лучше всего использовать металлопластиковые или полиэтиленовые трубы, которые обойдутся несколько дороже полипропиленовых. Особенная простота в выполнении стыков позволяет справиться с этой задачей даже новичкам. Коммуникации данного типа отлично подходят для скрытого прокладывания в стяжке или стенах: главное — использовать в качестве соединительных элементов прессованные, а не разборные фитинги.

Металлопластиковые и полиэтиленовые трубопроводы могут прокладываться как открытым путем, так и маскироваться с помощью декоративных экранов. Также их можно использовать в системах теплых полов. Материал PEX старается вернуться в прежнее положение, что сообщает трубе некоторую волнистость. Для полиэтилена PE-RT и металлопластика подобные дефекты незнакомы: их можно без опаски изгибать в любом направлении.

2 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.

Байпас для отопительной системы

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.

Виды водяных систем отопления в частном доме

Существует несколько видов водяного отопления для частных домов. Здесь мы подразумеваем стандартные системы обогрева с помощью радиаторов, теплые полы и плинтусное отопление. Отдельные виды могут совмещаться друг с другом, что позволяет достичь эффективного обогрева. Например, в спальнях и гостиных монтируются обычные радиаторы, а в ванных комнатах и туалетах нередко прокладываются теплые полы – отличное решение для тех, кто не выносит холода и не любит холодный кафель. Давайте разберемся в отдельных видах отопления и в их преимуществах.

Радиаторные

Радиаторные системы отопления являются неустаревающей классикой. Принцип их работы заключается в передаче тепла от теплоносителя через устанавливаемые в помещениях радиаторы. Такие отопительные системы смонтированы в подавляющем большинстве зданий различного назначения – в жилых, производственных, административных, хозяйственных и многих других. Они отличаются относительной легкостью в монтаже – достаточно протянуть трубы и подключить к ним радиаторы.

Раньше водяное отопление в частном доме предусматривало монтаж громоздких чугунных радиаторов. Со временем им на смену пришли более легкие и тонкие стальные радиаторы, изготовленные из стойкой к коррозии стали. Позднее на свет появились алюминиевые батареи – они отличаются легкостью, дешевизной и выносливостью. Для частного дома это самый идеальный вариант батарей.

Главным плюсом радиаторных систем является то, что для их прокладки не нужно заливать бетонные стяжки. Весь монтаж сводится к установке котла и радиаторов с их последующим подключением. Радиаторы обеспечивают эффективный прогрев помещений и не нарушают дизайн интерьеров, особенно, если в качестве них выступают современные алюминиевые многосекционные батареи.

Теплый пол

Водяное отопление пола в частном доме может работать как в самостоятельном режиме, так и во вспомогательном. В самостоятельном режиме надобность прокладывать трубы с радиаторами отпадает, а все тепло испускают полы. Благодаря этому на таких полах могут без опаски играть дети, их не продует и не просквозит. У вас постоянно мерзнут ноги? Тогда вам обязательно придутся по душе всегда теплые полы. Во вспомогательном режиме они работают как дополнение к радиаторным системам.

Системы теплых полов хороши на кухнях, в ванных комнатах и туалетах. где на полу чаще всего лежит вечно холодная плитка. Прокладка отопления поможет сделать полы теплыми и комфортными. Например, в ванной комнате вам больше не придется становиться босыми ногами на холодную плитку. То же самое относится и к туалету. Если у вас на кухне лежит кафельный пол, смело укладывайте системы теплых полов и здесь. Еще одно место, где теплый пол станет атрибутом комфорта, это спальня – согласитесь, мало приятного вылезать из-под теплого одеяла и становиться пятками на холодные полы.

Для теплых полов характерна низкая температура теплоносителя, не превышающая +55 градусов, что позволяет создавать экономичные системы отопления. Но необходимость делать бетонные стяжки и проходить сквозь стены и дверные коробки является весомым минусом. Лучше всего продумать необходимость монтажа системы еще на этапе постройки дома.

Плинтусные

Современные отопительные системы, построенные на основе классических алюминиевых радиаторов, отличаются тем, что тепло от них распространяется только вверх – за счет естественной конвекции. В результате весь теплый воздух поднимается, а на его место поступает холодный воздух. Нет ничего удивительного в том, что у домочадцев начинают мерзнуть ноги. Единственным плюсом является отсутствие холода от окон, так как он уносится конвекцией к потолку. Но что делать с отоплением? Не опускать же радиаторы на самый пол?

Выходом из ситуации становятся плинтусные системы отопления. Здесь используются малогабаритные радиаторы, сделанные из латуни или алюминия. Подача теплоносителя осуществляется с помощью пластиковых труб небольшого диаметра. Система дополняется кранами, спускниками воздуха и прочими необходимыми аксессуарами.

Все это уложено в специальный пластиковый плинтус – попадающий сюда воздух нагревается и нагревает находящиеся сверху стены. Далее помещение согревается инфракрасным излучением от нагретых стен и полов. Сквозняки, дующие по полу, в обогреваемых помещениях отсутствуют. Здесь прогреваются не только стены, но и сами полы, делая комнаты теплыми и комфортными.

Достоинством плинтусного отопления является то, что его можно проложить на любом этапе, даже после завершения строительства. Недостатки – высокая стоимость монтажа и куча требований к размещению плинтусов и прочих элементов. Допускается и одновременный монтаж всех видов описанных систем.

Как и какую систему отопления выбрать для частного дома

Обладая информацией о принципах работы в частных домах систем отопления разных типов, вам предстоит выбрать наиболее оптимальную для вашего жилища.

Если для дачного домика вполне подойдет электрическое теплоснабжение, то в деревянном доме, в котором проживание семьи будет постоянным, целесообразно использовать водяную систему. В таком случае теплоснабжение будет обеспечиваться местной котельной. Если с электроэнергией перебоев не наблюдается, возможна организация в таком доме электрического отопления.

Важным условием того, какую систему отопления выбрать для частного дома, является получение всей необходимой информации об источнике тепловой энергии в данной местности.

Помимо этого, еще одним важным моментом в выборе отопительной системы для частного дома является ее стоимость, которая зависит, в свою очередь, от цены трубопровода и топлива, а также стоимости необходимого оборудования, монтажных работ и обслуживания.

Обязательно нужно учесть все затраты (как финансовые, так и трудовые), которые будут приходиться на используемое топливо — его доставку, хранение и заготовку (в том случае, если используется твердое топливо в виде угля или дров). Необходимо выполнить тщательный расчет, показывающий расход топлива. Здесь важны два аспекта: продолжительность отапливания (только в летнее время или на протяжении всего года) и объем помещений.

Главное условие при выборе отопительной системы — ее способность создать комфортные условия для проживания в доме. Это следует учитывать в первую очередь, а уже затем — стоимость услуг теплоснабжения.

Естественная циркуляция

Чтобы гарантировать движение воды в самотечной системе, потребуется обустройство разгонного участка. Речь идет об отходящем от котла вертикальном патрубке, внутри которого нагретый теплоноситель двигается вверх. По достижении крайней верхней точки труба плавно поворачивается обратно: это придает воде необходимое ускорение для движения по магистрали. Отопительные системы, имеющие верхнюю разводку, не нуждаются в обустройстве отдельного патрубка: его функция выполняется подающей трубой, поднятой на достаточную высоту.

В одноэтажных зданиях с нижней горизонтальной разводкой для эффективного отопления потребуется наличие разгонного коллектора. Он должен возвышаться над уровнем первой батареи не меньше, чем на 1,5 м. Благодаря разгонному участку становится возможной циркуляция теплоносителя в самотечной системе отопления. Трубы на этом участке обладают большим сечением по сравнению с остальной частью контура. К примеру, если диаметр труб системы 25-32 мм, то разгонный участок должен иметь диаметр 40 мм. Главными преимуществами самотечной системы выступает ее абсолютная энергонезависимость (если используется твердотопливный котел), простота устройства и отсутствие сложных узлов.

Имеются также недостатки:

1. Для минимизации гидравлического сопротивления необходимо применять трубы большого диаметра.
2. Установка любого прибора и устройства приводит к затруднению движения теплоносителя, поэтому существуют определенные ограничения по количеству запорной арматуры (чем ее меньше – тем лучше). Как результат, ремонт и обслуживание усложняется, так как при этом требуется полное отключение системы и слив теплоносителя из контура.
3. Чтобы самотечная система была максимально надежной, потребуется тщательный расчет и балансировка. Это предусматривает подбор оптимальных диаметров труб и числа радиаторных секций. Наиболее удаленные от котла батареи приходится делать на порядок шире: теплоноситель поступает на них достаточно охлажденным.

Варианты монтажа водяных систем отопления

Однотрубное отопление чаще применяют для частных домов малой площади, для больших площадей рекомендуем смотреть в сторону двухтрубных систем.

Как лучше всего проложить трубы и подключить радиаторы? Если у вас небольшой дом, буквально на 2-3 комнаты, можно немного сэкономить на материала и проложить однотрубную систему. Здесь теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам, доходит до последней батареи возвращается в котел по обратной трубе. При такой прокладке используется нижнее подключение батарей. Недостатком является недостаточный прогрев самых дальних комнат, так как отдача тепла в радиаторах приводит к уменьшению температуры теплоносителя.

Проблема с остыванием теплоносителя решается установкой циркуляционных насосов и перемычек/байпасов на каждый радиатор (схема «ленинградка» ).

Двухтрубные системы являются более совершенными. В них к самому дальнему радиатору прокладывается цельная труба, от которой делаются отводы к промежуточным радиаторам. Пройдя через радиаторы, теплоноситель отправляется в обратную трубу. Данная схема позволяет обеспечить равномерный нагрев всех помещений. а главным ее недостатком является повышенная сложность монтажа.

Если выбирать между однотрубной и двухтрубной системами, то мы рекомендуем остановиться на двухтрубном варианте. Он обеспечит равномерный обогрев комнат и позволит регулировать температуру посредством отсечения ненужных радиаторов.

Какая информация нужна мастерам?

До того как начнутся монтажные работы, следует обговорить со специалистами все нюансы, показать свое видение отопительной системы.

Мастерам необходимо предоставить:

• полную информацию о материалах, из которых выполнена кровля здания, перекрытия стен, оконные конструкции;
• план одноэтажного дома;
• чертежи, где отмечены места сантехнических узлов.

На срок эксплуатации системы теплоснабжения влияет не только качество инженерного проектирования и умелый монтаж, но и выбранные материалы, установленное котельное оборудование, а также рациональное использование отопительных элементов.

Как подключить твердотопливный котел

Каноническая схема подключения твердотопливного котла содержит два главных элемента, позволяющих ей надежно функционировать в системе отопления частного дома. Это группа безопасности и смесительный узел на основе трехходового клапана с термоголовкой и датчиком температуры, показанные на рисунке:

Примечание. Здесь условно не показан расширительный бак, поскольку он может располагаться в разных местах в различных отопительных системах.

Представленная схема показывает, как подключить агрегат правильно и должна всегда сопровождать любой котел на твердом топливе, желательно даже пеллетный. Вы можете где угодно найти различные общие схемы отопления – с теплоаккумулятором, бойлером косвенного нагрева или гидрострелкой, на которых данный узел не показан, но он там должен быть обязательно. Подробнее об этом рассказано на видео:

Задача группы безопасности, устанавливаемой прямо на выходе подающего патрубка твердотопливного котла, — сбрасывать в автоматическом режиме давление в сети при его росте сверх установленного значения (обычно – 3 Бар). Этим занимается предохранительный клапан, а кроме него элемент оснащен автоматическим воздухоотводчиком и манометром. Первый выпускает появляющийся в теплоносителе воздух, второй служит для контроля над давлением.

Внимание! На отрезке трубопровода между группой безопасности и котлом не допускается установка любой запорной арматуры

Как работает схема

Смесительный узел, предохраняющий теплогенератор от конденсата и температурных перепадов, работает по такому алгоритму, начиная от растопки:

1. Дрова только разгораются, насос включен, клапан со стороны системы отопления закрыт. Теплоноситель циркулирует по малому кругу через байпас.
2. При повышении температуры в обратном трубопроводе до 50—55 °С, где стоит накладной датчик выносного типа, термоголовка по его команде начинает нажимать на шток трехходового клапана.
3. Клапан потихоньку открывается и холодная вода понемногу поступает в котел, смешиваясь с горячей из байпаса.
4. По мере того как прогреваются все радиаторы растет общая температура и тогда клапан перекрывает байпас полностью, пропуская весь теплоноситель через теплообменник агрегата.

Данная схема обвязки – самая простая и надежная, ее монтаж можно спокойно выполнить своими руками и таким образом обеспечить безопасную работу твердотопливного котла. Касательно этого есть парочка рекомендаций, особенно при обвязке дровяного отопителя в частном доме полипропиленом или другими полимерными трубами:

1. Участок трубы от котла до группы безопасности сделайте из металла, а дальше прокладывайте пластик.
2. Толстостенный полипропилен плохо проводит тепло, из-за чего накладной датчик станет откровенно врать, а трехходовой кран – запаздывать. Для корректной работы узла участок между насосом и теплогенератором, где стоит медная колба, тоже должен быть металлическим.

Другой момент – место установки циркуляционного насоса. Лучше всего ему стоять там, где он изображен на схеме – на обратке перед дровяным котлом. Вообще, ставить насос можно и на подаче, но вспомните, о чем говорилось выше: при аварийной ситуации в подающем патрубке может появиться пар. Насос не может перекачивать газы, поэтому при попадании в него пара циркуляция теплоносителя остановится. Это ускорит возможный взрыв котла, ведь он не будет охлаждаться протекающей из обратки водой.

Способ удешевления обвязки

Схему защиты от конденсата можно удешевить, если поставить трехходовой смесительный клапан упрощенной конструкции, не требующий подключения накладного температурного датчика и термоголовки. В нем уже вмонтирован термостатический элемент, настроенный на фиксированную температуру смеси 55 либо 60 °С, как это изображено на рисунке:

Специальный 3-ходовой клапан для твердотопливных отопительных агрегатов HERZ-Teplomix

Примечание. Подобные клапаны, поддерживающие фиксированную температуру смешанной воды на выходе и предназначенные для установки в первичный контур твердотопливного котла, выпускают многие известные бренды — Herz Armaturen, Danfoss, Regulus и другие.

Установка такого элемента однозначно позволяет сэкономить на обвязке ТТ-котла. Но при этом теряется возможность изменения температуры теплоносителя с помощью термоголовки, а ее отклонение на выходе может достигнуть на 1—2 °С. В большинстве случаев эти недостатки несущественны.

Варианты разводки трубопровода в системе

От схемы расположения отопительных приборов и соединяющих труб зависит эффективность, экономичность и эстетичность системы теплоснабжения. Выбор разводки определяется исходя из конструктивных особенностей и площади дома.

Специфика однотрубной и двухтрубной схем

Нагретая вода поступает к радиаторам и обратно в котел разными способами. В одноконтурной системе теплоноситель подается через одну магистраль большого диаметра. Трубопровод проходит через все радиаторы.

Преимущества однотрубной системы с самоциркуляцией:

• минимальный расход материалов;
• простота монтажа;
• ограниченное количество труб внутри жилого помещения.

Основной недостаток схемы с одной трубой, выполняющей обязанности подачи и обратки, заключается в неравномерном прогреве радиаторов отопления. Интенсивность нагрева и теплоотдача батарей падает по мере их отдаленности от котла.

При длинной цепочке разводки и большом количестве радиаторов последняя батарея может оказаться совершенно неэффективной. «Горячие» приборы отопления рекомендуется устанавливаться в комнатах северной стороны, детских и спальнях

Двухтрубная схема отопления уверенно отвоевывает позиции. Радиаторы соединяют обратный и подающий трубопровод. Между батареями и источником тепла образуются локальные кольца.

• все отопительные приборы равномерно разогреваются;
• возможность регулировки нагрева каждого радиатора отдельно;
• надежность эксплуатации схемы.

Двухконтурная система требует больших вложений и трудозатрат. Выполнить монтаж двух веток коммуникаций по строительным конструкциям будет сложнее.

Двухтрубная система легко балансируется, обеспечивая подачу теплоносителя одинаковой температуры во все приборы отопления. Комнаты помещения прогреваются равномерно

Верхняя и нижняя подача теплоносителя

Зависимо от места размещения магистрали, подающей горячий теплоноситель, различают верхнюю и нижнюю подводку.

В открытых системах отопления с верхней разводкой нет необходимости в использовании устройств для отвода воздуха. Излишки его сбрасываются через сообщающуюся с атмосферой поверхность расширительного бачка

При верхней разводке теплая вода поднимается по главному стояку и через разводящие трубопроводы передается в радиаторы. Устройство такой системы отопления целесообразно в одно- и двухэтажных коттеджах и частных домах.

Достаточно практична система теплоснабжения с нижней разводкой. Подающая труба размещается внизу, рядом с обраткой. Движение теплоносителя в направлении снизу вверх. Вода, пройдя через радиаторы, по обратному трубопроводу направляется в нагревательный котел. Батареи оборудуются кранами Маевского для удаления воздуха из магистрали.

В системах отопления с нижней разводкой возникает необходимость в использовании устройств для отвода воздуха, простейшим из которых является кран Маевского

Вертикальные и горизонтальные стояки

По типу положения магистральных стояков различают вертикальные и горизонтальные способы разводки трубопровода. В первом варианте радиаторы всех этажей подключаются к вертикально расположенным стоякам.

Вертикальную разводку используют при обустройстве домов в два, три и более этажа с чердачным помещением, в пределах которого можно проложить и утеплить трубопровод

Особенности «вертикальных» систем:

• отсутствие воздушных пробок;
• подходит для теплоснабжения высотных построек;
• поэтажное подключение к стояку;
• сложности установки квартирных теплосчетчиков в многоэтажных домах.

Горизонтальная разводка предусматривает подключение радиаторов одного этажа к единому стояку. Преимущество схемы – для устройства используется меньше труб, стоимость установки ниже.

Горизонтальные стояки, как правило, применяются в одно- и двухэтажных помещениях. Обустройство системы актуально в панельно-каркасных домах и жилых зданиях без простенков

Виды котлов и других водогрейных аппаратов

Есть несколько типов автономных систем отопления дома, главным элементом которых является:

1. Газовый котлоагрегат.
2. Водогрейная установка на твердом или жидком топливе.
3. Электрический водонагреватель.
4. Дровяная печь или угольная.
5. Тепловой насос на альтернативном источнике энергии.

По типу крепления различают настенные и напольные установки. Монтаж системы отопления в частном доме, работающей на угле и дровах, возможен только с использованием стационарного нагревательного оборудования. Газовые и электрические модификации могут быть настенными, что позволяет экономить пространство. Если домик небольшой, отличным вариантом является обычная твердотопливная печка с вмонтированными регистрами с трубками, по которым циркулирует теплоноситель.

Система с принудительной циркуляцией

Оборудование этого типа для двухэтажных коттеджей считается более предпочтительным. В данном случае за бесперебойное движение теплоносителей по магистралям отвечает циркуляционный насос. В таких системах допускается использовать трубы меньшего диаметра и котел не слишком большой мощности. То есть в этом случае может быть устроена гораздо более эффективная однотрубная система отопления двухэтажного дома. Схема с насосом имеет лишь один серьезный недостаток — зависимость от электрических сетей. Поэтому там, где очень часто отключают ток, стоит произвести монтаж оборудования по расчетам, сделанным для системы с естественным током теплоносителя. Дополнив такую конструкцию циркуляционным насосом можно добиться максимально эффективного отопления дома.

Газовый котел без электричества – это традиционная модель напольного прибора, для работы которого не нужны дополнительные источники энергии. Целесообразно устанавливать устройства такого типа, если существуют регулярные перебои в подаче электричества. Например, это актуально в сельских местностях или дачных массивах. Компании-производители изготавливают современные модели двухконтурных котлов.

Многие популярные производители выпускают разные модели энергонезависимых газовых котлов, и они достаточно эффективны и качественны. В последнее время появились настенные модели таких устройств. Конструкция отопительной системы должна быть такой, чтобы теплоноситель циркулировал по принципу конвекции.

Это означает, что нагретая вода поднимается вверх и через патрубок выходит в систему. Для того чтобы циркуляция не прекращалась нужно расположить трубы под наклоном, а также они должны быть большие в диаметре

И, конечно же, очень важно чтобы сам газовый котел находился в самой низкой точке системы отопления

К такому отопительному оборудованию можно отдельно подключать насос, который питается от электросети. Подключив его в систему отопления, он будет перекачивать теплоноситель, тем самым улучшит работу котла. А если выключить насос, то теплоноситель опять начнет циркулировать самотеком.