Закрытая система отопления загородного дома: схемы, расчет, заполнение

В квартирах с индивидуальным отоплением и небольших загородных домах самой распространенной считается система отопления с естественной циркуляцией.

Водяное отопление с естественной циркуляцией – принцип работы

  • теплогенератор (котел или печь/камин с водяной рубашкой);
  • замкнутый контур из труб и радиаторов, заполненный жидким теплоносителем (вода, масло или антифриз);
  • расширительный бак;
  • запорная и регулирующая арматура;
  • контрольно-измерительные приборы.

Нагреваясь в теплообменнике котла или печи, рабочая среда движется по контуру, передавая тепловую энергию радиаторам, а те уже греют воздух в помещениях. Способ, которым обеспечивается движение теплоносителя в системе, как раз и определяет основную ее особенность.

Сбои в отопительной системе влекут за собой колоссальные неудобства. Для того чтобы стабилизировать данную систему, придумали такое устройство как байпас. Байпас в системе отопления: что это такое? Рассмотрим конструкцию и функции механизма.

Принцип работы теплового насоса разберем здесь.

В то время как в квартирах имеется централизованное отопление, жители частного дома должны организовать отопительную систему самостоятельно. В этой теме -otopleniya/ рассмотрим, какие виды отопления можно реализовать в загородном доме. Системы с котлом и альтернативные источники отопления.

Тип котла и виды топлива.

Хорошая схема отопления одноэтажного дома начинается с теплогенератора, а именно котла. Ассортимент современных теплогенераторов представлен просто огромным списком котлов, которые подходят не к любой СО.

Если взять самые экономичные котлы с самым дешевым видом топлива, то это природный газ и твердое топливо.

Что мы имеем:

а) газовые котлы. Они пользуются большой популярностью, особенно конденсационные, так как позволяют извлекать максимальную теплоотдачу за счёт уплотнения (конденсации) продуктов сгорания, переходящих из газообразного состояния в жидкое (конденсат).

б) котлы на твёрдом топливе. Лидером среди подобного оборудования считается пиролизный котёл. Топливо в таких котлах при ограниченном поступлении кислорода переходит в пиролизный газ, который сразу же сгорает при оптимальной подаче кислорода.

Тип котла и виды топлива.

Минимальное количество отходов – существенный плюс в системе отопления. Пиролизные котлы могут работать и в режиме «Полуавтомат», то есть требуется минимум человеческого вмешательства.

Схема отопления одноэтажного дома с газовым котлом:

Тип котла следует выбирать только на основании того, какой вид топлива вы собираетесь использовать, и в какой степени он доступен в вашей местности.

  1. Дрова. Самый старый метод отопления. Способ стар, да проверен веками. Если есть возможность постоянно заготавливать на зиму дрова, то это топливо может спокойно потеснить газовую систему.
  2. Уголь. Такой же древний вариант, как и отопление дровами. И так же хорошо зарекомендовал себя.
  3. Природный газ. Способ новый, а учитывая наличие термостатов в таких котлах, то можно считать и удобным в использовании.
  4. Пеллеты. Совсем новый вариант топлива, основой для которого используются прессованные опилки, имеющие форму небольших гранул. Стоят очень дорого, но и тепла выдают больше, нежели уголь или газ.

Что касается электричества, дизельного топлива или сжиженного газа, то отапливать сейчас таким способом даже небольшой одноэтажный дом очень дорого.

Преимущества отопления частного дома с естественной циркуляцией

Есть ли смысл рассказывать обо всех гранях использования самотечной системы отопления? Наверное, нет. Поэтому мы затронем лишь основные показатели тех преимуществ, которые вы оцените сразу же после запуска.

Преимущества отопления частного дома с естественной циркуляцией
  1. Экономичность отопления частного дома с естественной циркуляцией – это важный фактор. Этот показатель можно оценить в самом начале работ. Ведь на монтаж системы, ее обслуживание и ремонт не потребуется больших финансовых затрат.
  2. Отсутствие дополнительного оборудования (насосов) можно считать основным преимуществом данной системы отопления. Как же так? Во время монтажа по схеме отопления (с естественной циркуляцией) и после запуска системы вы обнаружите, что отсутствуют вибрации, посторонние шумы.
  3. Снижение стоимости на электроэнергию гарантировано. Ведь насосы требуют энергообеспечения. В самотечном же варианте отсутствуют подобные нужды и, соответственно, траты.
  4. Постоянное движение выбранного вами теплоносителя в действующей системе отопления является залогом равномерного и постоянного распределения тепла между радиаторами.
  5. При работах по установке и запуску данного типа отопления не требуется особых умений, знаний и навыков.

Единственный секрет, о котором стоит сказать сразу – в отоплении открытого типа теплоноситель должен быть химическим. Вода зимою замерзает, а значит, ваша цель достигнута не будет.

Преимущества отопления частного дома с естественной циркуляцией

Однако если вы планируете проводить самотечную систему в дачном доме, то вполне допускается использовать воду.

 

Преимущества отопления частного дома с естественной циркуляцией

Сравнение закрытой и гравитационной систем

Помимо закрытой, в индивидуальных домах применяется система отопления без насоса, получившая название самотечной или гравитационной.

Читайте также:  Изготовление печи длительного горения своими руками

При ее организации нагретую котлом отопительную жидкость направляют по вертикальной трубе в расширительный бак, которой располагают в самой верхней точке дома (на чердаке). Вода поступает в бак самотеком за счет меньшей плотности горячих водных масс, выталкиваемых холодными.

От бака прокладывают с небольшим уклоном горизонтальную трубу с боковыми отводами к каждому радиатору, по которой нагретая вода затекает в теплообменные приборы. Снизу от каждой батареи отходит отвод, который подключают к общему трубопроводу обратки, проложенному с некоторым уклоном и подсоединенному к котлу.

Таким образом, система отопления с естественной циркуляцией не нуждается для обеспечения тока жидкости в каких-либо дополнительных приборах. Основные отличия самотечной и закрытой принудительной систем заключаются в следующем:

  • Среднее давление в отопительном контуре индивидуальных систем составляет 1 — 1,5 бара. Чтобы достичь нижнего порога в одну единицу, расширительный бак придется поднимать на высоту 10 м от котла. Это не всегда удается достичь в домах с двумя этажами и совершенно невозможно получить такое расстояние в одноэтажных зданиях.
  • В системах без циркуляционного насоса из-за низкого давления нельзя использовать контуры теплых полов. Впрочем, и в контурах с принудительной циркуляцией нередко в коллекторный узел разводки отопительного трубопровода устанавливают дополнительный циркуляционник.

Рис. 3 Материалы труб для отопления: нержавейка, медь, полипропилен, сшитый полиэтилен

  • Теоретически самотечная система отопления в частном доме может функционировать без электроэнергии, хотя в реальности многие автоматизированные газовые котлы также не работают без электричества. Однако бензиновый генератор поможет справиться с проблемами отсутствия электроэнергии в любых системах, обеспечивая напряжением питания циркуляционные электронасосы и автоматику котлов.
  • Если скорость перемещения тока воды в самотечных системах можно повысить, подключив в линию обратки через байпас циркуляционный электронасос, то проблемы с эстетичностью внешнего вида практически неразрешимы. Даже если спрятать горизонтальную трубу от расширительного бака под потолком, то подходящие к каждому радиатору по стенам вертикальные участки труб не только испортят внешний вид комнат, но и принесут массу неудобств при расстановке мебели, навешивании карнизов.
  • В принудительных системах трубопровод можно полностью скрыть под полом, что многие и делают.
  • Для предохранения воды от замерзания в нее добавляют антифризы, основные из которых — дешевой ядовитый этиленгликоль и абсолютно безвредный пропиленгликоль. Если в закрытый контур можно залить ядовитую жидкость, и она не будет иметь выхода наружу, то в открытом контуре придется применять только дорогостоящую незамерзайку.

Рис. 4 Условные обозначения на схемах элементов отопительных систем по ГОСТ

Расчет системы

Расчет системы водяного отопления с естественной циркуляцией достаточно сложен и включает:

  • определение мощности котла
  • приборов отопления
  • выбор диаметра труб

Полный расчет мощности котла основан на подсчете потерь тепла через крышу, полы, стены и проемы здания в зависимости от их площади, материала изготовления и разницы температур в доме и на улице.

Упрощенный расчет можно выполнить по формуле:

Wк = Wуд х S/10;

где

  • Wк — мощность котла (кВт)
  • Wуд — удельная мощность на 10 кв. метров дома (кВт)
  • S — общая площадь дома (кв. м.).

Удельная мощность зависит от климатической зоны и составляет:

  • для подмосковья 1,2 — 1,5 кВт
  • для северных районов — 1,5 — 2 кВт
  • для южных — 0,7 — 0,9 кВт.

Система отопления заполняется водой исходя из соотношения: не менее 15 литров на киловатт мощности котла.

Мощность радиаторов можно определить по той же формуле, подставив в нее величины площадей отапливаемых комнат или исходя из объема помещений — на отопление одного кубометра комнаты требуется около 40 ватт мощности.

Мощность радиаторов, расположенных на первом этаже увеличивают на 15 — 20%.

Расчет диаметра труб производится следующим образом:

Методика расчета описана в многостраничных методических указаниях и вряд ли по силам человеку без специального образования, но выход есть.

От правильности выбора схемы отопления, мощности котла и радиаторов, диаметра труб во многом зависит эффективность работы всей системы.

Лучше потратить время на расчеты или поручить их специалистам, чем жить в холодном доме или тратить силы и деньги на устранение допущенных ошибок. опубликовано  

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

Элементы запорно-регулирующей арматуры, безопасности и управления

Комплектация схемы водяного обогрева обязательно включает:

  • краны и задвижки – для пуска/остановки потока жидкости;
  • клапаны и вентили – для регулировки расхода теплоносителя;
  • терморегуляторы – для установок температурных режимов;
  • фильтры – для очистки оборотного теплоносителя от примесей;
  • воздухоотводчики и краны Маевского — для сброса газовоздушных пробок.
Читайте также:  5 схем отопления с теплым полом и радиаторами в частном доме

По типу управления запорно-регулирующая арматура бывает механической или с сервоприводом, а по способу фиксации — муфтовой, фланцевой либо под приварку. Монтируя схемы обогрева в частном доме, зачастую устанавливают арматуру с резьбовым соединением.

Обязательным элементом системы выступает группа безопасности. Она размещается после теплогенератора на подающей магистрали. Группа составляется из манометра, предохранительного клапана и воздухоотводчика. Её задача – обеспечить в автоматическом режиме сброс избыточного давления и газовоздушной смеси. Если конструкция котла уже укомплектована группой безопасности, то её дополнительная установка не требуется.

Комфорт пользования, автоматизацию отопительной системы обеспечивают контроллеры и программаторы. Для подключения теплых полов применяются насосно-смесительные узлы и коллекторные распределители.

Система подпитки

При эксплуатации водяного отопления наблюдается постепенная убыль объема теплоносителя. Она происходит из-за протечек, испарения или сброса через аварийный клапан. Среди других причин потерь жидкости – удаление воздуха через кран Маевского или автоматический воздухоотводчик, проведение ремонтно-профилактических мероприятий.

Для восполнения объема теплоносителя используют систему подпитки. Её функции в закрытом контуре выполняет специальный клапан. А в сети отопления открытого типа жидкость также можно доливать через расширительный бак.

Теплоносители

При выборе теплоносителя обращают внимание на его теплоемкость, вязкость, химическую инертность и безопасность использования.

Вода. Наиболее доступный и недорогой вариант. Обладает высоким коэффициентом передачи тепла, малой химической активностью, позволяет легко регулировать температуру. Тем не менее, вода характеризуется относительно узким температурным диапазоном эксплуатации, закипая при +100°C и кристаллизуясь при +100°C. Оба пороговых состояния водяного теплоносителя способны привести к повреждению отопительной системы.

Антифризы. Отличаются низкой температурой замерзания (от -10…15°C и ниже). Практически на формируют солевых отложений. Антифризы выпускают на основе этиленгликоля или полипропиленгликоля, поэтому они стоят дороже воды. Смеси на основе этиленгликоля токсичны, поэтому не используются в системах открытого типа.

Как рассчитать мощность батарей и котла отопления

Обратите внимание! Говорить о точных результатах не приходится, так как каждый дом индивидуален и может отличаться по многим параметрам, учесть которые в общей схеме невозможно, да и в этом нет необходимости. При идеальных условиях принято считать, что для обогрева 1 м2 достаточно 60 Вт мощности радиатора. Вполне понятно, что если дом не утеплен, в нем установлены простые деревянные окна, то потребуется установить более мощные батареи.

Чтобы потом не заниматься переделкой, важно еще на этапе планирования выяснить, какой должна быть мощность батареи (или батарей), которая будет установлена в конкретном помещении. Для этого можно воспользоваться одним из двух методов.

По объему

Более точные данные можно получить, учитывая объем помещения. Выполняем замеры и, получив данные по высоте, ширине и длине комнаты, перемножаем их между собой, а результат умножаем на 40 Вт. Учитывая особенности строения, вводим поправочный коэффициент.

  • Для одноэтажного частного дома с неутепленным чердаком – 1,5;
  • Для комнаты с утепленной стеной – 1,1;
  • Для комнаты с неутепленной стеной – 1,3;

Важно учитывать количество дверей и окон:

  • Если в помещении есть входная дверь, то к полученной цифре нужно добавить еще 150–200 Вт.
  • Если окна небольшие и энергоемкие, то для каждого потребуется еще по 70 Вт.
  • Для больших или неутепленных окон нужно добавить по 100 Вт.

По площади

Площадь помещения

Рассчитывая количество батарей по площади помещения, используется усредненный показатель – 1 кВт на 10 м2. По такому же принципу высчитывается мощность приобретаемого для дома котла отопления.

Рассмотрим на примере, как можно произвести расчеты:

  • Имеется дом с внутренними габаритами 9×8 м. Умножаем ширину на длину и получаем площадь – 72 м2.
  • 72 м2 разделим на 10 (1 кВт на 10 м2), и получим 7,2 – это мощность котла в кВт.
  • Теперь узнаем мощность батареи для помещения 2×4 м.
  • Площадь получилась 8 м2.
  • Пользуясь теми же расчетами, что и для котла, получим цифру 0,8 – мощность батареи в кВт.

Теперь внесем поправки по климатическим зонам. Рассмотрим коэффициенты:

  • В Южных регионах – 0,8–0,9.
  • Для Крайнего Севера – 1,5–2.
  • В зоне Средней полосы – 1,2–1,4.

В нашем примере требовался котел мощностью 7,2 кВт. С учетом коэффициента рассчитаем окончательные данные для Средней полосы:

  • 7,2×1,4=10,08.
  • Учитывая, что котел должен иметь запас мощности, приобретаем отопительный прибор мощностью 12–15 кВт.
  • Таким же образом подходим к подсчетам мощности батареи для использованного в примере помещения: 0,8×1,4=1,12 кВт. Округляем в большую сторону и получаем 1,2 кВт.

Обратите внимание! Мощность батареи указана в паспорте изделия. Если не уверены в правильности своих расчетов, то приобретите более мощный радиатор, установив на него терморегулятор.

Виды систем отопления домов

Отопление с естественной циркуляцией имеет несколько разновидностей. Оно может быть:

  1. двухтрубным с верхней разводкой;
  2. двухтрубным с нижней разводкой;
  3. однотрубным с верхней разводкой.
Виды систем отопления домов

В системах с естественным перетеканием теплоносителя в малоэтажных строениях величина циркуляционного давления сравнительно небольшая.

Читайте также:  Регулировка и настройка газовой колонки

Поэтому в них не стоит допускать очень больших скоростей перетекания воды по трубам. Для таких систем рекомендуется устанавливать трубы большого диаметра.

При значительной длине трубопровода внутреннее сопротивление в нем возрастает, а из-за увеличения диаметра, оно уменьшается. Довольно часто можно наблюдать, что диаметр трубы на дальнем стояке от котла существенно больше, чем самый ближний.

Рассчитывая диаметры и расстояния до труб, можно уравнивать параметры сопротивления, а также количество воды, перемещаемой по системе.

Виды систем отопления домов

Двухтрубные системы отопления

В двухтрубных системах отопления все нагревательные приборы, которые размещены с отопительным котлом на одном уровне или же ниже его, не будут нагреваться вообще.

Двухтрубная система отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

Практика показывает, что для этих систем наименьшее расстояние между центров нагревательных элементов, располагающихся на первых этажах и центром отопительного котла должно быть не меньшим, чем 3 метра.

Виды систем отопления домов

Для такой двухтрубной системы монтажа котельная должна размещаться в подвальном помещении.

Однотрубное отопление с естественной циркуляцией воды

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией. Нажмите для увеличения.

Описанный выше недостаток отсутствует в однотрубных системах.

Ведь гидростатический напор, который заставляет перетекать воду по системе, может образовываться из-за охлаждения воды в трубах, подводящих подогретую воду в батареи радиаторов или же отводящих охлажденную воду от самих батарей прямо к отопительному котлу.

Виды систем отопления домов

Такое остывание трубопроводов приносит двойную пользу:

  1. Во-первых — оно прекрасно способствует созданию повышенного гидростатического напора.
  2. Во-вторых — создает дополнительный обогрев помещений.

Из-за этого эффекта в однотрубных схемах трубопровод прокладывается открыто и его ничем не изолируют. А самый главный трубопровод — стояк для подачи горячей воды — старательно теплоизолируется.

Остывание воды в этом стояке может привести к снижению температуры, увеличению плотности самого теплоносителя, что приведет к падению гидростатического напора во всей системе. Именно так и происходит саморегулирование системы.

Виды систем отопления домов

Естественное отопление дома, благодаря одновременному изменению количества воды и ее температуры, будет обеспечивать необходимую теплоотдачу во всех приборах отопления, что будет способствовать поддержке ровного микроклимата, обеспечивающего комфортную температуру.

Похожие записи: Принцип работы системы отопления с принудительной циркуляцией Способы промывки системы отопления частного дома Обогрев помещения: какая схема системы отопления частного дома своими руками вам подойдет?

Поделиться:

Некоторые разновидности

Данные схемы отопления, помимо всего прочего, можно разделить на две большие категории:

  • Однотрубные;
  • Двухтрубные.

Однотрубные часто называют горизонтальными, так как магистрали уложены в них горизонтально, и лишь отдельные короткие участки поднимаются вверх к радиаторам. Как правило, такая конструкция применяется в тех домах, которые имеют малую площадь. Надо сказать, что для производственных зданий такая конструкция будет оптимальной, так как затраты на ее устройство минимальны, а большей эффективности просто не требуется.

Принцип работы довольно прост: нагретая вода распределяется по магистралям и попадает в каждый отдельный радиатор. Когда ее температура падает, она под действием давления возвращается обратно. Нужно пояснить, что принцип действия данной конструкции основан именно на разности давлений, которая создается за счет разности температур.

Двухтрубные схемы отопления

Второй вид однотрубных схем представлен вертикальной конструкцией. В этом случае, нагретый антифриз или вода отправляется по вертикальному стояку наверх, а уже оттуда распределяется по всем радиаторам. Дальше охлажденная жидкость по стоякам возвращается в нагревательный элемент, то есть котел.

Двухтрубные же системы, по своей сути являются конструкциями с принудительной циркуляцией. При этом различают:

  • С нижней разводкой;
  • С верхней разводкой.

Нижняя разводка с принудительной циркуляцией — здесь вода поступает в нагревательный элемент, то есть перекачивается туда насосом. Из котла вода попадает в подающий трубопровод, который часто называют прямым. По этому прямому трубопроводу вода попадает во все радиаторы.

Остывшая вода по обратному трубопроводу возвращается в нагревательный котле через расширительный бачок.

С верхней разводкой. Самое главное отличие данных конструкций состоит в том, что все магистральные трубопроводы находятся выше, чем все остальные отопительные элементы. Однако принцип ее работы такой же, как и у предыдущей.

Какие возможности дает ЗСО

Использование в качестве теплоносителя не только воды, но и низкозамерзающих жидкостей. Это немаловажно в тех случаях, когда, например, котел задействован для обогрева не только жилого дома, но и иного (подсобного) строения, расположенного на приусадебном участке. Или для загородных построек, если хозяева в отъезде, а линия эл/снабжения обесточилась. Применение в качестве теплоносителя того же антифриза значительно снижает риск размораживания системы.

Подключение нескольких дополнительных контуров.

В системах с принудительной циркуляцией можно монтировать трубы меньшего сечения, чем с естественной, а их себестоимость ниже.

Высокая скорость прогрева контура. В этом плане аналог с самотоком более инертен.

Герметичность мембранного бака резко снижает вероятность «завоздушнивания» системы.

Максимальная теплоотдача, обусловленная скоростью перемещения жидкости. Она за время нахождения в трубах не остывает до такой степени, как в системе с ЕЦ. Как следствие, на ее вторичный подогрев энергии тратится меньше.