Какая система отопления лучше для одноэтажного дома: внимание на тип топлива и теплоноситель

От чего зависит циркуляционный напор?

Создание нужного циркуляционного напора нужно обязательно просчитывать при проектировании системы отопления. Он зависит от того, как отличаются уровни середины котла и самого нижнего радиатора. Чем больше перепад высот, тем лучше перемещается жидкость по системе. На него влияет и разница плотностей горячей и остывшей воды.

Циркуляционный напор в системе отопления, в первую очередь, зависит от перепада высоты расположения котла и нижнего радиатора. Чем больше эта разница (h), тем больше давление

Характеризуется отопление с естественной циркуляцией цикличным изменением температуры в теплообменниках и в котле, которое происходит по центральной оси приборов. Горячая вода находится в верхней части, холодная – в нижней. Под действием гравитации остывший теплоноситель перемещается вниз по трубам.

Циркуляционный напор напрямую зависит от высоты установки батарей. Его увеличению способствует и угол наклона подающей магистрали, направленный в сторону радиаторов, и уклон обратки, обращённой к котлу. Это позволяет теплоносителю легче преодолевать местное сопротивление труб.

При монтаже в частном доме системы отопления с естественной циркуляцией котёл устанавливают в самой нижней точке так, чтобы все радиаторы находились выше.

В коттедже при монтаже системы отопления с естественной циркуляцией котёл устанавливают в самой нижней точке. Все теплообменники (радиаторы) должны находиться выше

Для квартирных домов схемы отопления с естественной циркуляцией применяются очень редко, так как при установке в квартире котёл опускается в «яму» — непосредственно на плиту перекрытия. Пол вокруг неё выпиливается, а само углубление и периметр вокруг него должен быть защищён пожаробезопасными материалами.

Способы подключения радиаторов

Большинство моделей радиаторных сборок позволяют выполнить подключение двумя из конструктивно предусмотренных точек: вверху и внизу по бокам радиатора.

Существует несколько основных типов подключения:

• диагональный, когда подающая труба включается в верхний вход на одной стороне обогревателя, а отводящая – в нижний с противоположной стороны. Это наиболее эффективный способ;
• боковой, при котором теплоноситель подается и выводится через пару отверстий, находящихся с одной стороны теплообменника;
• нижний, когда вода поступает и в выводится из радиатора через нижнюю пару отверстий;
• одноточечное подключение. Применяется лишь в крайних случаях, когда нет возможности развести к радиатору вторую трубу. Для такого подключения специальные инжекторные узлы подключения, в которых заходящие в отверстие радиатора патрубки имеют различную длину.

2 Разновидности насосов и их особенности

В систему отопления частного дома можно смонтировать различные циркуляционные агрегаты. Их делят на две большие группы. Циркуляционный насос может быть «сухим» либо «мокрым». При монтаже аппаратов первого типа своими руками следует учитывать, что их мотор отделен от рабочей части кольцами-уплотнителями. Делаются они из нержавейки. Во время запуска установки начинается процесс движения этих колец, что приводит к герметизации соединения водяной (очень тонкой) пленкой. Последняя находится между уплотнителями.

Циркуляционная насосная установка

Качественная герметизация в данном случае обеспечивается благодаря тому, что давление во внешней атмосфере и в самой системе отопления характеризуется разными показателями. «Сухой» насос при работе издает достаточно громкие звуки. В связи с этим его установка всегда производится в специально звукоизолированном отдельном помещении частного дома. Показатель полезного действия такого циркуляционного агрегата находится на уровне 80 %.

Существует три типа «сухих» аппаратов для подключения к системе отопления: горизонтальные, вертикальные, блочные. Электрический мотор в агрегатах первого типа размещается по горизонтали. Нагнетательный патрубок крепится в них на корпусе аппарата, а всасывающий – на валу (на лицевой его стороне). В вертикальных установках патрубки находятся на одной оси. А двигатель в этом случае располагается вертикально. В блочных циркуляционных агрегатах нагретая вода выходит радиально, а поступает в систему по осевому направлению.

Уход за «сухим» агрегатом объективно сложный. Его элементы требуется регулярно смазывать специальным составом. Если этого не делать, торцевые уплотнители быстро выйдут из строя, что приведет к остановке насоса. Кроме того, в частном доме «сухие» аппараты следует размещать в комнатах, где нет пыли. Ее завихрения при работе оборудования нередко становятся причиной разгерметизации насоса.

В «мокрых» агрегатах функцию смазки выполняет сам теплоноситель. Крыльчатка и ротор таких установок погружены в воду. «Мокрые» аппараты намного менее шумные, их проще смонтировать своими руками. Да и их техническое обслуживание более простое по сравнению с «сухими» насосами.

Корпус «мокрой» установки, как правило, делают из латуни либо бронзы. Между статором и ротором обязательно имеется особый разделитель из нержавейки. Его называют стаканом. Он необходим для придания требуемой герметичности двигателю (точнее его элементам, находящимся под электрическим напряжением). Именно «мокрые» агрегаты чаще всего монтируют в частном доме в систему отопления.

Они неплохо справляются с задачей по обогреву относительно небольших площадей. Для крупных объектов такие аппараты не годятся, так как их производительность обычно не превышает 50 %. Малый КПД «мокрых» установок обусловлен невозможностью качественной герметизации стакана, размещенного между статором и ротором.

Виды схем отопления с принудительной циркуляцией

Схема отопления с принудительной циркуляцией, по определению, разделяется на однотрубную и двухтрубную. Схемы отличаются между собой не только разводкой труб, но и их количеством, набором арматуры.

Однотрубная система, в свою очередь, делится на горизонтальную и вертикальную. В случае горизонтальной системы, радиаторы размещаются в горизонтальной плоскости (на одном этаже).

Во втором же случае, распределение осуществляется еще и по этажам. Вертикальная разводка трубопровода подразумевает подачу носителя тепла на верхний этаж, откуда он и направляется ко всем радиаторам. Как правило, вертикальная разводка является более масштабной, но она имеет и существенный недостаток — вода охлаждается преждевременно.

Наиболее простой является тупиковая разводка, которая подразумевает наличие у каждого радиатора своего контура, длина которого увеличивается вместе с удаленностью батареи от котла. Недостаток системы заключается в сложности контролирования температурного режима.

В попутной схеме все контуры имеют одинаковую длину, но это приводит к увеличению трубопровода в целом. Наиболее продуктивной можно назвать коллекторную схему, ведь именно в ней каждый отопительный прибор имеет отдельный трубопровод, по которому и подается горячая вода — благодаря чему тепло и распределяется равномерно.

Двухтрубное отопление вертикального типа может быть двух видов — с нижней и верхней разводкой. При первом варианте труба, подающая носитель тепла, располагается в нижней части здания, а обратка — еще ниже ее. В случае с верхней разводкой, подающая труба располагается в помещении вверху (под потолком).

Если позволяют финансовые возможности, то при строительстве частного дома лучше отдать предпочтение водяному двухтрубному отоплению и установить циркуляционный насос — такой вариант является хоть и более дорогостоящим, но более эффективным.

Еще по этой теме на нашем сайте:

1. Как работает лучевая схема системы отопления двухэтажного дома В настоящее время в загородном домостроительстве применяются различные виды нагревательных устройств. При их выборе участвует ряд определяющих факторов, в которые, наряду с экономичностью и доступностью,…

Системы отопления частного дома — фото, чертежи и схемы

1. Комфортное проживание в частном доме невозможно без правильно подобранной и качественно установленной системы отопления. Только хорошо продуманный и оптимизированный вид системы сможет создать в доме…

Система отопления Ленинградка работает без насоса — схемы и фото

1. Комплекс отопления «Ленинградка» был разработан во время существования СССР. Популярность этой системы не падает со временем. Залогом актуальности Ленинградки является простой монтаж. Тепло проходит по…

Двухтрубная система отопления — схема, расчет и монтаж системы

1. Ну, что сказать, водяная отопительная система была всегда очень сильно распространена в различных регионах для отопления строений — причиной тому являются её доступность и простота в плане…

О недостатках

Учитывая, что в системе присутствует циркуляционный насос, требуется обязательное подключение к электрической сети. В районах с частыми отключениями электричества этот факт может создать серьезные проблемы. При желании от этой проблемы можно избавиться, предусмотрев источник бесперебойного питания.

https://youtube.com/watch?v=NuoqgtsDiPc

Также не стоит забывать о возможном увеличении расходов на оплату счетов за электричество. Для этого стоит сделать соответствующие расчеты до покупки оборудования. Иногда за счет того, что монтируются трубы, имеющие меньший диаметр, снижается расход теплоносителя.

Это, в свою очередь, ведет к снижению мощности, потребляемой котлом. Как следствие, затраты на работу насоса могут быть полностью компенсированы за счет снижения расходов на эксплуатацию котла.
Эксплуатация насоса сопровождается незначительным шумом

Если оборудование установлено в отдельном помещении, такой недостаток не заслуживает внимание. Однако для небольшого дома или однокомнатной квартиры это может стать серьезной проблемой

Если система отопления с принудительной циркуляцией монтируется для обогрева двухэтажного строения, можно не сомневаться: в таком доме всегда будет тепло, тихо и комфортно.

Как работает принцип естественной циркуляции?

Теплоноситель, чаще всего это обычная вода, перемещается по контурам от котла к радиаторам и обратно благодаря изменению своих термодинамических характеристик. Когда при нагревании плотность жидкости уменьшается, а объём увеличивается, она выдавливается холодным потоком, идущим их обратки, и поднимается по трубам. По мере того, как теплоноситель самотёком распределяется по горизонтальным ответвлениям, температура падает и он возвращается к котлу. Так цикл замыкается.

Схема системы отопления с естественной циркуляцией: 1 — котёл твёрдотопливный, 2 – главный стояк, 3 – разводящие магистрали, 4 – расширительная ёмкость, 5 – бак с водой для пополнения расширителя, 6 – труба, отводящая лишний объём теплоносителя в канализацию (ёмкость), 7 – теплообменники, 8 – шаровые краны, 9 – бойлер, 10 – обратка, 11 – обратный стояк

Если для дома выбрано было водяное отопление с естественной циркуляцией, то все горизонтальные участки труб прокладываются с уклоном, идущим по ходу движения жидкости. Это позволяет эффективно бороться с «завоздушиванием» батарей. Воздух легче воды, поэтому он устремляется вверх по трубам, поступает в расширительную ёмкость, а затем, соответственно, в атмосферу.

Бак принимает в себя воду, объём которой увеличивается с ростом температуры, и создаёт постоянное давление.

Первый запуск.

• Заполнить систему и определить давление теплоносителя по манометру. Если на котле манометр отсутствует, то для закрытой системы манометр устанавливается отдельно. Давление в холодной системе должно быть не более 1,2 Бар.
• Проверить все узлы на герметичность. В случае протечек, система не будет нормально работать, давление будет падать, появиться шум в котле и трубах.
• Котел должен быть правильно подсоединен к дымоходу.
• Подсоединение газа — для определения утечек и для собственного спокойствия можно еще раз проверить геремтичность, обмазав узлы вне котла мыльной пеной.
• Включать котел следует на низкую мощность. Только когда обратка и отопительные приборы нагреются, мощность можно прибавить.
• При первом запуске и прибавлении мощности, следует следить за манометром. При максимальной мощности давление в системе не должно превышать 3 Бар, иначе сработает байпас (автоматически произойдет сброс воды через специальный клапан). Если давление увеличивается, то следует проверить давление мембранного расширительного бака.

При низком давлении в мембранном баке, давление системы отопления растет и периодически срабатывает байпас. В таких случаях, рекомендуется через нипель наполнить бак воздухом. Для этого подойдет обычный электронасос с манометром для накачки автомобильных шин. Накачивать мембранный бак следует до отметки 2.4 – 2.5 Бар.

Устройство однотрубной системы отопления

Однотрубные системы обладают некоторыми преимуществами перед более распространенными двухтрубными системами. Они требуют минимальных затрат на постройку, позволяя сэкономить на материалах и на дополнительном оборудовании. В некоторых случаях экономия оказывается чрезвычайно высокой – это характерно для небольших домовладений. Иногда однотрубные системы подвергают модификации, что необходимо для улучшения их характеристик и более равномерного прогрева частного дома.

Прочие преимущества:

• Высокая скорость прокладки трубопроводов;
• Не нужно вести обратную трубу параллельно основной трубе;
• Возможность экономии на трубах и материалах.

У однотрубных систем присутствуют и определенные недостатки. Например, они не годятся для обогрева крупных домов, обладающих большой площадью. Теплоноситель в них подвержен быстрому остыванию, поэтому в самых дальних комнатах (от местоположения отопительного котла) бывает прохладно. Для компенсации этого недостатка нужно приобретать дополнительное оборудование, а это чревато дополнительными расходами. Еще одним недостатком является ограниченная длина горизонтальных участков – не более 30 метров.

В однотрубных отопительных системах с естественной циркуляцией обязательно должен соблюдаться уклон труб.

Простая однотрубная система отопления состоит из следующих частей:

• Отопительный котел;
• Расширительный бачок;
• Последовательно подключенные радиаторы;
• Вентиля для подачи теплоносителя и его слива.

Таким образом, затраты на материалы будут предельно малы. Но и эффективность будет слишком мала – это заметно при обогреве больших домовладений. Для постройки более продвинутой отопительной системы нам понадобится дополнительное оборудование – это циркуляционный насос, игольчатые вентили и герметичный расширительный бачок.

Для чего в этой схеме понадобился циркуляционный насос? Все дело в том, что теплоноситель, последовательно проходя через радиаторы отопления, отдает свое тепло и охлаждается. В результате самые последние в схеме батареи будут недостаточно горячими. Если же мы установим циркуляционный насос, дополненный вентилями и байпасом, то мы обеспечим более равномерный прогрев помещений.

Применение циркуляционного насоса позволяет избавиться от необходимости прокладки толстых металлических труб – вполне можно обойтись тонкими пластиковыми трубами для горячей воды.

Однотрубная система отопления с циркуляционным насосом, расширительным бачком и байпасами, о которых мы поговрим ниже.

Что касается герметичного расширительного бачка, то он поможет создать более долговечную отопительную систему, меньше подверженную коррозии. В открытых системах теплоноситель контактирует с атмосферой и насыщается кислородом, становясь более агрессивным в отношении труб и батарей. И ржавчина на них влияет значительно сильнее, чем в закрытых системах, изолированных от внешней атмосферы.

Из чего состоит отопительная система?

Система отопления с принудительной циркуляцией состоит из:

котла (твердотопливного, газового или электрического); расширительного бака мембранного типа; циркуляционного насоса. мощность которого подбирается индивидуально; радиаторов (батарей) отопления; труб; фитингов – переходников, используемых для соединения труб; кранов (шаровых и пробковых); обратных клапанов; воздухоотводов; фильтров, которые обеспечивают работоспособность отопительного котла и насоса; крепежных элементов.

При выборе необходимого для функционирования системы оборудования следует обязательно учитывать:

мощность приобретаемого котла и радиаторов; размер трубопровода; скорость перемещения теплоносителя.

Двухтрубная схема подключения

В зависимости от направления потоков горячего и охлажденного топлива различают:

• попутную схему подключения, где подача теплоносителя и его отвод двигаются в одном курсе, позволяя всем приборам в цепочке нагреваться с равной скоростью;
• тупиковую, которая предполагает более быстрый нагрев приборов, находящихся ближе к котлу.

Лучевая разводка

Очень схожая модификация с двухтрубной схемой отопления принудительной циркуляции. Различие — пункт распределения горячего топлива и сбор остывшего, которым  является не главный стояк, а распределительные коллекторы. К каждому обогревательному прибору проводится отдельная линия подачи теплоносителя и его оттока. Разумеется, такая схема предполагает сбалансированное по температуре и давлению распределение тепла.Накладность такой организации отопления очевидна: существенные затраты на материалы, большая стоимость и трудоемкость  монтажных работ. Кроме этого, весьма затруднительно вносить коррективы в схему с распределительными узлами (к примеру, добавлять обогревательное оборудование).

Однотрубный контур

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не относится к эффективным. Она не подходит для прогрева помещений двухэтажного дома и применяется в одноэтажных зданиях небольшой площади.

Теплоноситель проходит по разгонному участку трубопровода вертикально вверх, затем попадает в трубу, которая ведет к горизонтальному трубопроводу, последовательно соединяющему радиаторы отопления. От крайнего радиатора остывший теплоноситель возвращается напрямую в котел.

При такой схеме подключения приборов отопления температура радиаторов снижается по мере удаления от подающего стояка – это серьезный недостаток системы. Чтобы повысить эффективность, используют байпасы – соединяют перемычками подающую трубу в тех местах, где подключены радиаторы. Это способствует более равномерному прогреву помещений.

К преимуществам однотрубной системы относятся простая конструкция, минимальные финансовые расходы на ее монтаж. Кроме того, не требуется монтировать трубы под потолком, ухудшая интерьер помещения.

Однотрубная горизонтальная схема даже при условии точных расчетов редко оправдывает себя, если речь не идет об отоплении двух-трех небольших помещений одноэтажного дома. В остальных случаях ее модернизируют, добавив циркуляционный насос.

Двухтрубная схема отопительных систем

В двухтрубных схемах подвод горячего теплоносителя к радиатору и отвод остывшего из радиатора осуществляются по двум разным трубопроводам отопительных систем.

Существует несколько вариантов двухтрубных схем: классическая или стандартная, попутная, веерная или лучевая.

Двухтрубная классическая разводка

Классическая двухтрубная схема разводки система отопления.

В классической схеме направление движения теплоносителя в подающем трубопроводе противоположно движению в обратном трубопроводе. Эта схема наиболее распространена в современных системах отопления как в многоэтажном строительстве, так и в частном индивидуальном. Двухтрубная схема позволяет равномерно распределять теплоноситель между радиаторами без потерь температуры и эффективно регулировать теплоотдачу в каждом помещении, в том числе автоматически путем использования термостатических клапанов с установленными термоголовками.

Такое устройство имеет двухтрубная система отопления в многоэтажном доме.

Попутная схема или «петля Тихельмана»

Попутная схема разводки отопления.

Попутная схема является вариацией классической схемы с тем отличием, что направление движения теплоносителя в подаче и обратке совпадает. Такая схема применяется в системах отопления с длинными и удаленными ветками. Использование попутной схемы позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление ветки и равномерно распределить теплоноситель по всем радиаторам.

Веерная (лучевая)

Веерная или лучевая схема используется в многоэтажном строительстве для поквартирного отопления с возможностью установки на каждую квартиру прибора учета тепла (теплосчетчика) и в частном домостроении в системах с поэтажной разводкой трубопроводов. При веерной схеме в многоэтажном доме на каждом этаже устанавливается коллектор с выходами на все квартиры отдельного трубопровода и установленным теплосчетчиком. Это позволяет каждому владельцу квартиры учитывать и оплачивать только им потребленное тепло.

Веерная или лучевая система отопления.

В частном доме веерная схема используется для поэтажного распределения трубопроводов и для лучевого подключения каждого радиатора к общему коллектору, т. е. к каждому радиатору походит отдельная труба подачи и обратки от коллектора. Такой способ подключения позволяет максимально равномерно рассредоточить теплоноситель по радиаторам и уменьшить гидравлические потери всех элементов системы отопления.

Функционирование самотечной системы

Схема отопления частного дома с естественной циркуляцией обладает рядом достоинств:

• нет потребности в покупке дорогостоящего оснащения;
• энергонезависимость (подбирается соответствующий котельный агрегат);
• монтаж легко осуществить собственными руками;
• нетребовательность в обслуживании.

Циркуляция в такой системе обеспечивается за счет того, что плотность жидкости в результате нагревания уменьшается (она становится легче), а в ходе остывания плотность возвращается к первоначальной.

В самотечной конструкции практически отсутствует давление – расчеты показывают, что на 10 метров напора водяного столба давление составляет 1 атмосферу. Таким образом, гидростатическое давление в отопительной системе одноэтажного сооружения составит 0,5-0,7 атм. а в трубопроводе двухэтажного дома – не превысит 1 атм.

Гравитационная циркуляция происходит благодаря расширению и уменьшению плотности нагреваемого теплоносителя – он поднимается по вертикальному разгонному участку и с верхней точки перемещается вниз по трубопроводу, смонтированному с уклоном и проходящему через последовательно подключенные приборы отопления, на пути обратно к котлу.

К трубопроводу с самотечным перемещением воды подсоединяется расширительный бак – резервуар для «излишков» теплоносителя, который образуется за счет теплового расширения жидкости. Буферная емкость (мембранная или открытая) монтируется в верхней точке контура на подающую трубу.

Отопительная самотечная система способна функционировать в комплексе:

• С водонагревателем косвенного нагрева. Если бойлер установить в верхней части системы ниже расширительного бака, нагрев воды для ГВС будет осуществляться без использования электрооборудования. При невозможности такого монтажа бойлер комплектуется насосом и ставится обратный клапан, который предотвратит рециркуляцию теплоносителя.
• С теплым полом. На проложенный в полу контур устанавливается циркуляционный насос. При временном отключении электроснабжения комната продолжит обогреваться настенным радиатором.

Принудительная циркуляция

Нейтрализация практически всех перечисленных недостатков достигается введением в состав системы циркуляционного насоса. В результате теплоноситель получает дополнительный импульс, благодаря которому эффективно преодолевает гидравлическое сопротивление трубопровода. Однотрубная разводка системы отопления в настоящее время является наиболее популярным решением в частных домах.

Местом установки помпы может выступать любой участок магистрали. Однако следует иметь в виду, что при воздействии горячей воды на резиновые элементы (прокладки), срок службы насоса заметно снижается. Поэтому прибор стараются устанавливать на обратной трубе, т.к. теплоноситель там не такой горячий. Перед помпой обязательно врезается фильтр грубой очистки, во избежание попадания внутрь механизма различных загрязнений. При подключении всех приборов и устройств рекомендуется использовать запорную арматуру и байпасы. Это заметно упростит ремонтные и обслуживающие мероприятия на отдельных узлах: в таком случае нет нужды в остановке всей системы и полного сливания теплоносителя.

Сильные стороны отопительных контуров с принудительной циркуляцией:

• Возможность использования более сложных разветвленных схем, приводящих к увеличению общей длины контуров.
• Можно не увеличивать диаметр труб. Благодаря помпе внутри системы создается достаточное для движения и равномерного распределения жидкости давление.
• Циркуляция имеет стабильную скорость. На этот показатель не влияет уровень нагревания теплоносителя и установка разгонного коллектора.
• Нет необходимости в организации углов наклона на горизонтальных участках трубопровода, т.к. для стимуляции движения теплоносителя используют насос.
• Появляется возможность врезки регулирующих приборов на всех батареях, что обеспечивает поддержание оптимального уровня обогрева, снижая энергозатраты и расходы на отопление.

Имеются также недостатки:

• Нужда в наличии электрического питания.
• Шум от работающей помпы.
• Необходимость дополнительных капиталовложений (если сравнивать с гравитационной схемой).

Нейтрализация их обычно не вызывает сложностей. Для поддержания стабильного энергообеспечения проводится установка автономного электрогенератора. Очень хорошо зарекомендовали себя системы, предусматривающие возможность перехода на режим с естественной циркуляцией. Чтобы снизить шум от работающего насоса, его обычно устанавливают в нежилом помещении.