Виды систем отопления и их устройство в загородном доме-какую конструкцию выбрать

Содержание ✓

• ✓ Отопление с естественной циркуляцией теплоносителя
• ✓ Принудительные системы отопления (циркуляционные насосы)
• ✓ Выбор котла
• ✓ Тепловые насосы
• ✓ Однотрубные и двухтрубные системы
• ✓ Выбор радиаторов
• ✓ Котельная в доме – что да как

Устройство отопительной системы для начинающих мастеров – выбор вида и варианта отопления.

Чтобы не сжигать свое имущество в центре комнаты зимой в надежде погреться, к выбору системы отопления дома и его устройству своими руками нужно подойти со всей ответственностью.
Глобальное потепление то конечно шагает по миру семимильными шагами, но холодные зимы, при которых существование человека без отопления невозможно, пока никто не отменял. Поэтому рассмотрим различные варианты и конструкции отопительной системы дома.
Современное отопление должно быть таким, чтобы его можно было использовать круглый год и при этом не бегать в лес за хворостом.
Покупая участок, вы уже задумываетесь, какой источник энергии будете использовать. Традиционно отечественный застройщик празднует победу над силами природы, если существует возможность подвести газ.
Однако в России газифицирован совсем небольшой процент населённых пунктов, учитывая то количество «голубого топлива», которое мы продаем за рубеж.
В остальных случаях проще организовать электрическое отопление, если есть достаточная мощность, или подумать о других возможностях. Среди них сжиженный газ, дизельное топливо и, наконец, твердое топливо: традиционные дрова, брикеты и новомодные пеллеты. Технически сегодня возможно использовать даже энергию, накопленную в земле или рассеянную в воздухе (тепловые насосы), но это, мягко говоря, дороже.

Отопление с естественной циркуляцией теплоносителя

При монтаже отопления в доме не стоит действовать по старинке и устанавливать открытую отопительную систему, функционирующую благодаря естественной циркуляции теплоносителя (воды, антифриза). При нагревании жидкость в недрах теплогенератора (котла) расширяется и поднимается по трубам к верхней точке системы (на чердаке). Остывая, жидкость начинает свой путь вниз по трубопроводам к отопительным приборам и постепенно возвращается обратно в теплообменник котла. Иными словами, поток возникает за счёт разной плотности тёплой и холодной жидкости, а также благодаря силе гравитации.

Для компенсации температурного расширения теплоносителя на чердаке устанавливают расширительный бак, который напоминает бурлящую кастрюлю с крышкой.
Главный недостаток – низкая эффективность, обусловленная, в первую очередь, принципиальным устройством системы. Сила земного притяжения не может обеспечить достойную скорость движения теплоносителя. Для открытых систем нужны трубы диаметром не менее 32-40 мм. Такой трубопровод невозможно проложить скрыто, то есть в толще полов и стен. Вдобавок при устройстве открытой системы действуют серьёзные ограничения по установке котельного оборудования и прокладке труб. Для открытых систем характерно свободное проникновение воздуха. В результате в сети возникают воздушные пробки, которые ухудшают теплопередачу и нарушают работу системы. Под действием кислорода происходит окисление металлических элементов оборудования и трубопровода, что влечёт за собой их преждевременный износ.

Принудительные системы отопления (циркуляционные насосы)

Движение теплоносителя в закрытых системах обеспечивается за счёт циркуляционного насоса (принудительная циркуляция). Расширение жидкости компенсируется за счёт мембранного бака, который представляет собой ёмкость, разделённую резиновой мембраной. В верхнюю часть бака в заводских условиях закачан воздух. В нижний отсек поступает теплоноситель. При расширении жидкости резиновая мембрана растягивается, компенсируя тем самым избыточное давление в сети. Отопительная разводка не «завязана» на гравитации и самотёке. Диаметр труб меньше, чем при открытом отоплении (для горизонтальной разводки – 16-20 мм). Это позволяет прокладывать их скрытым способом.
В закрытых системах отопления сведена к минимуму вероятность попадания в трубы воздуха. Однако для функционирования закрытой отопительной системы необходима электроэнергия для питания циркуляционных насосов (100-200 Вт) и других устройств.
В системах с принудительной циркуляцией для разводки по дому применяют трубы из металлопластика, сшитого полиэтилена и полипропилена. Такая сеть обладает низким гидравлическим сопротивлением, коррозионной стойкостью и надёжностью.
Низкоинерционная разветвлённая разводка обладает большим потенциалом для погодозависимого управления отоплением (позволяет моментально реагировать на изменения погоды). К тому же в этом случае проще обеспечить и безопасность эксплуатации котельного и другого оборудования.

Рис.1.  СХЕМА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

1. Расширительный бак
2. Подающий стояк
3. Радиаторы
4. Обратный трубопровод
5. Котёл

Рис.2.  СХЕМА СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ПРИНУДИТЕЛЬНОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ

1. Подающий трубопровод
2. Радиаторы
3. Насос
4. Котёл
5. Мембранный бак
6. Обратный трубопровод

Выбор котла

Очевидно, что главным компонентом всякой отопительной системы является котёл. По виду используемого энергетического ресурса отопительные котлы подразделяются на газовые, электрические, жидкотопливные, твердотопливные и комбинированные.
Твердотопливные котлы часто используются в качестве резервного источника тепла (в тандеме с электрическим или жидкотопливным котлом), а также для обогрева небольших домов (до 200 м²) или строений сезонного проживания (рассчитать необходимую мощность котла можно прочитав эту статью). В «рацион» подобных теплогенераторов входят относительно доступные по цене уголь, дрова, торф, брикеты из древесных отходов и т. д. К основным недостаткам твердотопливных агрегатов следует отнести довольно низкую эффективность, сложность управления, трудоёмкость в обслуживании.
Котёл нуждается в постоянном дежурстве-периодической закладке дров (не реже одного раза в день), удалении золы (частота зависит от типа агрегата и вида топлива), чистке дымоходов и т. д.
Наибольшей популярностью пользуются газовые котлы.

При горении топлива, подаваемого в горелку агрегата (атмосферную или вентиляторную), образуются горячие газы. Они нагревают теплообменник, заполненный теплоносителем.
Для небольших коттеджей (площадью до 300 м²) подходят настенные котлы с закрытой или открытой камерой сгорания (мощностью до 35 и даже 50 кВт -в случае низкотемпературных конденсационных агрегатов).
Для солидных особняков применяют напольные модели.
Такие котлы подразделяются на агрегаты с атмосферной и наддувной (вентиляторной) горелкой.
Выпускаются газовые теплогенераторы, способные работать как на магистральном, так и на сжиженном газообразном топливе. Если нет возможности подключиться к газовой магистрали, то придётся устанавливать ёмкость (газгольдер) для хранения сжиженного газа.
Можно пойти другим путём – установить жидкотопливный теплогенератор. По конструкции жидкотопливный агрегат немногим отличается от своих газовых «собратьев». Принципиально – тем, что в рабочей камере горит не газ, а дизельное топливо. Для хранения последнего нужен вместительный и надёжный резервуар.
Всем хороши электрические котлы. Они просты в монтаже, относительно безопасны, экологичны, бесшумны, компактны, не требуют устройства дымоходов и подачи воздуха. Проблема лишь в том, что электроснабжение частных владений лимитировано. К сдерживающим факторам следует также отнести дороговизну электроэнергии.

Тепловые насосы

Если применение стандартной котельной техники невозможно или слишком дорого, то имеет смысл установить тепловой насос. Такой агрегат – это, по сути, промежуточное звено в трёхконтурной системе теплоснабжения. Первый замкнутый контур собирает рассеянное низкотемпературное тепло из воз духа, воды или земли. В нём циркулирует незамерзающая жидкость. Нагретый природным теплом антифриз поступает в тепловой насос (он же второй замкнутый контур). Далее приумноженная тепловая энергия окружающей среды передаётся третьему, отопительному контуру.
Тепловой насос работает самостоятельно, лишь бы только было электричество. Причём на каждый киловатт потребляемой электроэнергии агрегат выдаёт до 5 кВт тепла.
В средней полосе и севернее обычно используют теплонасосную систему грунт-вода на основе грунтового коллектора или грунтового (геотермального) зонда. Первый представляет собой змеевидный трубопровод, который закапывают в землю на глубину 1-1,5 м.

Рис.3.  СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ТЕПЛОВОГО НАСОСА

1. Система отопления и горячего водоснабжения (третий замкнутый контур)
2. Источник низко потенциальной энергии (первый замкнутый контур собирает рассеянное низкотемпературное природное тепло)
3. Тепловой насос (второй замкнутый контур)

Геотермальный зонд это U-образный трубопровод, который опускают в пробурённую скважину. Чем она глубже, тем лучше.

---

---

Однотрубные и двухтрубные системы

Системы отопления с принудительной циркуляцией бывают одно- и двухтрубными. В первом случае нагретый теплоноситель поднимается по главному стояку, затем направляется в подающий трубопровод и из него распределяется по стоякам. Сначала вода попадает в радиаторы верхнего этажа, а затем по стояку переходит к приборам нижних уровней. «Посетив» все приборы, она попадает в обратную магистраль, по которой возвращается обратно в котёл. Чтобы обеспечить равномерный обогрев, на нижних этажах необходимо устанавливать более мощные радиаторы.
В двухтрубных системах к каждому отопительному прибору проложен подающий и обратный трубопровод. Если не учитывать теплопотери на магистральных трассах, то можно считать, что во все радиаторы поступает теплоноситель одной и той же температуры.

Слева: однотрубная отопительная система

1. Стояк
2. Замыкающий участок (байпас)
3. Отопительный прибор
4. Междуэтажное перекрытие
5. Терморегулирующий вентиль

Справа: двухтрубная отопительная система

1. Обратный стояк
2. Подающий стояк
3. Отопительный прибор
4. Междуэтажное перекрытие
5. Терморегулирующий вентиль

Выбор радиаторов

К выбору радиаторов водяного отопления следует подходить с полной ответственностью. Ведь копеечная экономия может обернуться серьёзными потерями в будущем.
Чтобы упростить поиски, следует сфокусироваться на литых алюминиевых, стальных или биметаллических радиаторах. Гарантийный срок на такие приборы в среднем составляет 5-10 лет. На эксклюзивные биметаллические радиаторы с внутренней «начинкой» из нержавеющей стали предоставляется пятнадцатилетняя гарантия. Новомодные композитные изделия с расплывчатыми гарантийными обязательствами лучше оставить без внимания.
В загородных домах и квартирах с автономным отоплением монтируют водяные тёплые полы. В основе таких систем – отопительные контуры из металлопластиковых или полиэтиленовых труб (иногда применяют медь). Ведущие производители (Rehau, Германия; Uponor. Швеция-Финляндия; Henco, Бельгия и др.) водяных тёплых полов предлагают полный комплект оборудования, включая погодозависимую автоматику, которая регулирует температуру теплоносителя в зависимости от изменения погодных условий. Отопительные контуры можно укладывать по всей площади помещения, невзирая на расположение мебели и ковров. Материал финишного покрытия также не имеет значения. Ещё один плюс водяных тёплых полов – экономичная эксплуатация. Относительно высокие первичные расходы быстро окупаются.
На заметку:

Котельная в доме – что да как

В доме нужно предусмотреть место для котельного оборудования. Электрические и настенные газовые котлы можно пристроить в кухне. Напольные газовые агрегаты нуждаются в соответствующем дымоходе, вентиляции, а также свободном пространстве {для котлов с закрытой камерой объём помещения должен быть не менее 6,5 м3, а с открытой – 8 м3, при высоте потолка от 2,2 м). Для жидкотопливных, твердотопливных котлов и газовой техники мощностью более 30 кВт требуется котельная, не связанная с жилой частью дома.

СХЕМА ТИПОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ

1.	Котёл
2.	Бойлер-водонагреватель
3.	Мембранный расширительный бак
4.	Циркуляционный насос
5.	Подающая труба
6.	Возвратная труба
7.	Клапан безопасности
8.	Вентиль с муфтой
9.	Возвратный клапан
10.	Насос бойлера
11.	Труба горячего водоснабжения
12.	Труба с холодной водой
13.	Циркуляционный насос
14.	Циркуляционная труба горячего водоснабжения
15.	Шаровой вентиль

Кстати:
Дровяные котлы переживают сегодня своеобразный ренессанс. Экологичное по своей природе древесное топливо не образует при сгорании вредных соединений. К тому же, в отличие от газа и солярки, дрова – возобновляемый биоресурс. Растущим спросом пользуются пиролизные твердотопливные котлы. В таких агрегатах идёт процесс газогенерации, то есть образование летучих углеводородов с последующим их дожиганием. Продуктами сгорания оказываются дымовые газы с низким содержанием опасных веществ и небольшое количество золы.
Твердотопливный котёл с пиролизным сжиганием топлива работает до 12 часов на одной закладке сухих дров, что обеспечивает КПД агрегата до 90 %
В пеллетных котлах многих марок подача и горение топлива, а также очистка теплообменника и решёток осуществляются автоматически. Полученную в результате сгорания пеллет золу можно использовать в качестве садового удобрения.
Тепловой насос подбирают индивидуально для конкретного объекта, при этом учитывают тип источника тепла, площадь обогрева и многое другое.
Сократить расходы на отопление и обеспечить в доме благоприятный микроклимат позволяют устройства автоматического управления. Котлы поставляются с термостатами (контролируют заданную температуру котловой воды и предельную критическую температуру). Комнатный термостат отключает горелку при достижении комфортной температуры. Наиболее эффективен тандем – программатор плюс погодозависимый термостат.

---

---

Конвекция и конденсация
Работа обычных газовых и жидкотопливных котлов основана на конвекции, то есть переносе теплоты потоками вещества (отходящими газами). При этом в трубу -вылетает- около 11 % тепла (показатель для природного газа). Вместе с тем на рынке присутствуют низкотемпературные конденсационные котлы (газовые и жидкотопливные). В них используется не только конвективное тепло, но и «скрытая» теплота, высвобождаемая при конденсации водяных паров (входящих в состав продуктов сгорания). Процесс обеспечивается за счёт особой конструкции теплообменника или с помощью специального дополнительного теплообменника, в котором происходит выпадение конденсата и передача выделяемого тепла теплоносителю. Наиболее эффективны конденсационные модели в тандеме с низкотемпературными системами отопления (например, на подающей магистрали – 50 °С, на обратной – 30 °С). Такие агрегаты хорошо работают совместно с водяным напольным отоплением. Отметим, что конденсационные газовые котлы эффективнее, чем аналогичная жидкотопливная техника.
Отдавая предпочтение жидкотопливному котлу, не стоит забывать о низких экологических показателях отечественного дизельного топлива. При сжигании солярки образуются окислы серы, азота, угарный газ, бензопирен, перекисные соединения, кетоны, соли тяжёлых металлов и т. д. Вся эта убийственная химия оседает на участке и активно отравляет идиллию загородной жизни.
Автор: Т. Гагарина