Проектирование и монтаж систем отопления

Использование твердотопливных печей

В удаленной местности чтобы обогреть дом без использования газа и электроэнергии чаще всего используют твердое топливо. В качестве такого топлива применяются уголь, дрова, прессованные отходы деревообработки, торфяные брикеты и т.п. Топливо сжигают в нагревающих воздух напрямую печах и каминах, или в отопительных котлах нагревают теплоноситель, обогревающий помещение через систему труб и радиаторов.

Металлические печи

Металлические печи — современный вариант отопления загородного дома. С их помощью можно за короткий промежуток времени нагреть большое помещение. Современные печи изготавливают из стали и чугуна, имеют красиво оформленный внешний вид, оснащаются стеклом в дверце. Основная масса металлических печей в верхней части имеет плиту для приготовления пищи, некоторые модели дополнительно могут оснащаться водогрейными котлами.

По устройству печи можно разделить на две группы.

1. Печи длительного горения. Обычно изготавливаются из чугуна, имеют большую массу и высокую цену. Одной закладки дров в такой печке хватает на несколько часов горения.
2. Печи быстрого нагрева воздуха. Как правило, изготавливаются из жаропрочной стали. Вокруг топки такой печи смонтированы быстронагревающие окружающий воздух воздуховоды.

Преимущества металлических печей:

• быстрая отдача тепла, возможность за небольшое время обогреть большое помещение;
• современные печи для безопасности оборудуются защитными экранами. Это исключает получение ожогов от случайного прикосновения;
• печи очень компактны и не требуют много места для установки;
• металлические печи имеют небольшую массу и не требуют для установки дополнительных фундаментов;
• несложную печь можно изготовить самостоятельно из обычного листового железа;
• быстрый монтаж печи и дымоходов;
• возможность самостоятельной установки печи и дымоходов.

Недостатки металлических печей:

• металлическая печь быстро остывает;
• работающие на угле или дровах металлические печи очень сложно оборудовать системами автоматической подачи топлива и поддержания температуры в помещении;
• дымоходы печей требуют регулярной чистки;
• при сгорании дров образуется большой объем золы, требующий регулярного удаления;
• тонкостенные печи при интенсивной эксплуатации быстро прогорают.

На заметку!

Для того чтобы печь меньше остывала ее с трех сторон обкладывают кирпичом.

Кирпичные печи

Печи из кирпича – классический вариант отопления жилого дома. Они хорошо накапливают и длительное время отдают тепло. При регулярной топке в помещении всегда тепло и сухо. За столетия использования разработано множество конструкций кирпичных печей. Кроме функции отопления на плите печи можно приготовить еду, внутри печи испечь хлеб, а на лежанке русской печи вылечить больную спину и высушить мокрые вещи. В небольших домах печь устанавливают в центр, чтобы каждое из помещений получало свою стенку для обогрева. В больших избах-пятистенках в каждое помещение устанавливают отдельную печку.

Преимущества кирпичных печей:

• во время топки керамический кирпич выделяет целебную лучистую энергию, дающую уют и комфорт;
• кирпичные печи долго отдают тепло;
• низкая цена изготовления печки;
• возможность самостоятельной установки печи.

Недостатки кирпичных печей:

• дымоходы печей требуют регулярной чистки;
• большая кирпичная печка очень долго прогревается;
• нет возможности автоматизации топки печи;
• при сгорании дров образуется большой объем золы, требующий регулярного удаления;
• кирпичные печи при установке требуют мощного фундамента.

Варианты исполнения однотрубной системы отопления

Различаются естественный и принудительный тип циркуляции, также схема может разделяться по типу:

1. Источника тепла. Это могут быть твердотопливный, газовый, электрический котлы.
2. По теплоотдающим приборам, в качестве которых применяются радиаторы или контур теплого пола.
3. По устройству транспортировки. Если теплоноситель поступает самотеком, требуется разгонный участок движения, если монтируется принудительная циркуляция, устанавливается насос.
4. В зависимости от оборудования для компенсации избыточного давления. Используются расширительные баки открытого или закрытого типа.

Также в расчет берутся виды труб по материалу изготовления, виды водопроводной арматуры.

Схемы с естественной и принудительной циркуляцией

Естественная циркуляция обозначает, что теплоноситель транспортируется по трубе самотеком, принудительная – с помощью насоса. Первый вариант требует монтажа трубопроводов с определенным уклоном для обеспечения тока воды. Также нужен разгонный участок для получения нужного давления, которое и перемещает жидкость. Разгонный участок – вертикальный патрубок, отходящий от котла. По патрубку поднимается теплоноситель, затем по трубопроводу, соединенному с патрубком, поступает вниз, заполняя всю тепловую магистраль и радиаторы.

Если схема однотрубного отопления самотеком выполняется с верхней разводкой для 2-х этажных домов, разгонным участком служит подающий патрубок, только он поднимается на нужный уровень. При монтаже одноконтурной системы в одноэтажном строении с горизонтальной разводкой нужен разгонный коллектор высотой не меньше 150 см от уровня первого установленного радиатора.

Самотечные схемы зависят от количества поворотов – чем их больше, тем труднее транспортировка носителя, поэтому рекомендуется делать не более 2-х поворотов на всю магистраль. Также гравитационный тип транспортировки создает проблемы с прогревом крайнего прибора отопления – остывающая вода плохо прогревает батарею, приходится увеличивать количество секций.

Поможет установка насоса, который можно ставить на любом повороте магистрали. Работа насоса нивелирует все недостатки одноконтурной схемы, ускоряет движение теплоносителя, гарантирует проход жидкости по любым поворотам. Перед монтажом насоса нужно определиться с зоной – несмотря на возможность ставить в любой точке, в расчет принимается взаимодействие резиновых деталей с горячей водой, что снижает срок службы прибора. Поэтому рекомендуется ставить насосы на трубопроводе обратного течения носителя, где циркулирует вода с малой температурой.

Выбирая схему, следует учитывать достоинства принудительной вентиляции:

• упрощенная реализация сложных схем отопления с поворотами, подъемом теплоносителя на 2-й этаж, мансарду;
• не придется покупать трубы разного диаметра;
• нет нужды просчитывать угол наклона каждого отрезка трубопровода.

Есть и недостатки – зависимость от электропитания, возможность засорения прибора и наличие затрат на обслуживание (оплата счетов за электричество).

Открытая и закрытая системы

Различаются схемы по типу расширительного бака, который монтируется вместе с системой. Если это закрытая емкость – система закрытая, если нет крышки – открытая. Устанавливается бак в самой высокой точке системы. В герметичных баках есть отвод для слива излишков воды или внутреннее пространство разделено мембраной расширительного типа – при избытках жидкости газ в одной половине сжимается, мембрана вытягивается, как только объем жидкости нормализуется, мембрана возвращается в исходное положение и обеспечивает нужное давление. Закрытая система очень проста в монтаже и применении.

Открытый бак также ставится в самой высокой точке схемы, но при этом у бака нет крышки, поэтому не исключено взаимодействие с кислородом, поступающим в трубы, – повышается риск завоздушивания. Плюс использования именно открытой системы в отсутствии необходимости следить за давлением и возможностью изготовления расширительного бака из подручного материала. Пользователи отмечают еще ряд минусов – в бак нужно доливать воду, нельзя применять антифриз (теплоноситель будет испаряться, а его пары ядовиты), кислород в теплоносителе быстрее изнашивает трубы.

Тепловой насос

Тепловой насос — один из самых экономичных способов отопления. Он работает автономно и преобразует природную энергию в тепло для обогрева вашего дома. В зависимости от типа, насос может быть единственным источником тепла в доме и полностью обеспечивать отопление без газа. или может работать как дополнение к котлу.

• Земельные тепловые насосы — полноценная альтернатива газовым котлам. Они одинаково эффективно работают вне зависимости от температуры на улице и обеспечивают здание полноценным отоплением. К их недостаткам можно отнести: высокая начальная стоимость, срок окупаемости более 10 лет и необходимость иметь большой земельный участок для захоронения грунтового коллектора.
• Тепловые насосы с воздушным источником дешевле и проще в установке. Они также могут заменить газовое отопление, но их эффективность резко падает при отрицательных и отрицательных температурах. Отопление становится экономически невыгодным. Поэтому воздухонагреватели оптимально использовать в тандеме с котлом: весной и осенью, когда на улице тепло, в основном работает насос, а зимой и в мороз включается в работу газовый котел.

Дополнительно к тепловому насосу можно подключить двухтарифный счетчик электроэнергии, что снизит затраты на отопление на 30-50%.

Нагревательные котлы

В основе отопительной конструкции находится нагревательный агрегат, от которого зависит источник получаемой энергии для обогрева.

На сегодняшний день производители предлагают потребителям такие виды котлов:

1. Газовые приборы. Являются самыми популярными по причине дешевизны эксплуатации и наличия во многих населенных пунктах газовых магистралей.
2. Электрические агрегаты. Обогрев с их использованием получается дорогостоящим.
3. Твердотопливные приборы. Популярны в тех регионах, где существуют проблемы с газоснабжением и электричеством. Необходим постоянный запас угля или дров на несколько заправок в день.
4. Жидкотопливные теплоагрегаты. Для их функционирования используют мазут, соляру, которые обходятся недорого. Но в данном случае имеются проблемы: загрязнение воздуха продуктами отработки и необходимость обустройства хранилища для жидкого топлива.
5. Устройства на отработанном масле. Также дешевый источник энергии, но сейчас рынок такого топлива не налажен.
6. Система теплый пол. Помогает решить проблемы с обогревом, но стоимость ее нельзя назвать дешевой.

За проекты системы отопления частного дома необходимо платить, поскольку их не раздают бесплатно. Это достаточно серьезная работа, требующая высокой квалификации.

Прежде, чем приступить к проектированию, от владельца недвижимости потребуется следующая информация:

• поэтажная планировка загородного дома;
• выбор варианта разводки труб — открытая или скрытая, одно- или двухконтурная. Возможно, в некоторых помещениях нет необходимости в отоплении, поскольку, например, в гостиной используется камин;
• уже выполненные мероприятия по утеплению здания;
• место, где планируется установка котла и площадь помещения для его размещения.

Одним словом, все предпочтения-пожелания владельцев загородных домов находят отражение в документе, который получил название «Техническое задание». Для заказчика желательно все взаимоотношения с проектными и подрядными организациями фиксировать на бумаге, оформляя их соответствующим образом.

Создание надежной и эффективной отопительной конструкции требует серьезного подхода, и доверяют такую работу специалистам-теплотехникам. Именно внутренняя и наружная планировка строительства дома определяет особенности будущей отопительной системы в нем. Дело в том, что проектирование теплоснабжения загородного деревянного коттеджа или кирпичного строения будут иметь значительные отличия. Носителем тепла обычно является вода, разогретая до определенной температуры, котлом, работающим на электричестве (природном газе, угле, жидком топливе и т.д.). Теплоноситель циркулирует по проложенным внутри здания трубам.

Пример проекта отопления частного дома состоит из следующих этапов:

• разработка предварительного эскиза;
• экономическое обоснование и необходимые расчеты;
• разработка схемы монтажа труб и отопительных радиаторов;
• создание рабочего проекта. Это позволит избежать множества ошибок, которые допускают в процессе монтажа начинающие строители.

Разводка

1. Как развести систему отопления от котла?

На мой взгляд, внимания заслуживают два типа разводки:

Однотрубная ленинградка (розлив по периметру этажа с подключенными параллельно его трубе радиаторами). Она предельно проста в монтаже, обладает минимальной материалоемкостью (розлив всего один) и максимальной отказоустойчивостью: пока на концах розлива есть хотя бы минимальный перепад давлений, отопительный контур будет функционировать;

Самая простая и надежная система отопления — однотрубная ленинградка.

Попутная двухтрубная система (петля Тихельмана). В отличие от тупиковых систем, она не требует балансировки (дросселирования ближних к котлу радиаторов) и обеспечивает одинаковую температуру всех отопительных приборов.

Версия петли Тихельмана для двухэтажного дома.

Отдельно стоит упомянуть систему напольного отопления — теплый пол. Уложенные в стяжку трубы превращают в отопительный прибор всю поверхность чистового покрытия пола.

Максимальная длина одного контура водяного теплого пола ограничена значением 100 — 120 метров, поскольку трубы имеют небольшой диаметр и, соответственно, достаточно высокое гидравлическое сопротивление. Именно поэтому для обогрева большого помещения приходится формировать несколько параллельных контуров с одинаковой температурой теплоносителя, что подразумевает коллекторную разводку.

Схема низкотемпературного отопления с несколькими контурами.

Материалы и арматура

1. Какие виды дополнительного оборудования и материалов стоит приобрести для монтажа водяного отопления своими руками?

Начну с перечня элементов обвязки котла.

В закрытой (работающей с избыточным давлением) системе в список входят:

Расширительный бак, компенсирующий увеличение объема теплоносителя при его нагреве. Его объем должен быть примерно равен 1/10 от количества теплоносителя;

Мембранный расширительный бачок.

Устройство автоматического воздушника.

Предохранительный клапан. Он сбросит давление при нехватке объема расширительного бака или при закипании воды в теплообменнике котла;

Гравитационная система с открытым расширительным баком.

Манометр для контроля давления;

Группа безопасности: предохранительный клапан, воздушник и манометр.

Циркуляционный насос. Инструкция по подбору его производительности предельно проста: она должна быть не менее 1 м3/час на 25 киловатт мощности котла.

Насос со ступенчатой регулировкой скорости.

Для настройки температуры отдельных отопительных приборов и контуров могут использоваться дроссели или термоголовки, регулирующие проходимость в автоматическом режиме, в зависимости от комнатной температуры.

Для отключения батарей и участков контура применяются шаровые краны. От пробковых кранов и винтовых вентилей они выгодно отличаются отказоустойчивостью, огромным ресурсом и отсутствием потребности в обслуживании (в набивке сальников, в замене прокладок и т.д.).

Кран в разрезе.

Теперь перейдем к материалам и отопительным приборам.

Начну с небольшого лирического отступления.

Действующими СНиП максимальная температура любых инженерных систем в жилом здании ограничена значением в 95С. Однако в автономных системах отопления температура теплоносителя обычно не поднимается выше 70 — 75 градусов, а давление держится в пределах 1,5-2,5 атмосфер. Все параметры отопления стабильны и полностью подконтрольны владельцу.

Именно поэтому в проект отопления можно заложить недорогие трубы и отопительные приборы, не обладающие большим запасом прочности и термостойкости.

Это:

Напорные трубы из армированного алюминиевой фольгой полипропилена;

Материал труб — полипропилен с алюминиевым армированием.

Алюминиевый радиатор: максимальная теплоотдача при минимальной стоимости.

Наши работы

Номер работы#54

Описание: Проектирование системы отопления с тёплыми стенами. Вид работ: Проектирование. Объект: Частный дом, 240 кв. м.

Видео по объекту: 3D-видеотур — дом с тёплыми стенами

Номер работы#53

Описание: Проектирование котельной, узла ввода ХВС и системы ГВС для нескольких отдельных строений: дом (215 м²), банный комплекс с бассейном (77 м²) и гараж (57 м²). Вид работ: Проектирование.

Номер работы#48

Описание: Проектирование системы отопления. Вид работ: Проектирование. Объект: Частный дом, 180 кв. м. Стоимость работы: 16 000 руб.

Видео по объекту: 3D-видеотур — дом 180 м²

Номер работы#46

Описание: Проектирование инженерных систем. Вид работ: Проектирование. Объект: Частный дом, 570 кв. м. Стоимость работы: 25 000 руб.

Видео по объекту: 3D-видеотур — дом 570 м²

Электрический котел для автономного отопления

Альтернативой оборудованию, работающему на газе, может стать электрический нагревательный котел. В отличие от предыдущего варианта, он безопаснее, но при этом и стоимость его эксплуатации будет выше. Но в перспективе электрические нагревательные котлы могут наравне конкурировать с изделиями, работающими от газа. Еще одним преимуществом подобных устройств можно считать широкие возможности для регулирования, в том числе возможность задавать разные температуры для каждой отдельной комнаты в квартире. Что такое  конвекторы электрические, Вы можете прочитать в нашей статье.

Устройство электрического котла

Проект отопления частного дома — проектируем систему правильно

После того, как построен загородный коттедж, в нем еще невозможно жить, поскольку необходимо проложить все инженерные коммуникации и создать эффективную и надежную отопительную конструкцию. Чтобы обеспечить комфорт, требуется иметь профессионально выполненный проект отопления частного дома. Только учет всех нюансов и правильно произведенные расчеты позволят создать в помещениях микроклимат, способствующий уютной обстановке.

Проект отопительной системы домовладения предполагает наличие поэтажного плана теплоснабжающей конструкции, в котором указываются все требуемые размеры, допуски и прочие параметры (прочитайте: «Проект отопления двухэтажного дома — пример проектирования системы «). Проектные организации сейчас составляют трехмерные чертежи обустройства обогрева загородных коттеджей. Как выглядят такие проектные решения, видно на фото.

Когда речь идет о комплексном подходе, проектирование системы отопления частного дома предполагает соблюдение ряда принципиальных моментов:

разумное расположение здания относительно внешних коммуникаций, начиная от электрических сетей и заканчивая газоснабжением; правильное местонахождение коттеджа в соответствии со сторонами света, поскольку необходимо, чтобы через окна проникало внутрь как можно больше солнечной энергии; применение современных оконных технологий – тепло не должно покидать помещение через щели в рамах. Для этого желательно установить трехкамерные пластиковые окна с клапанами вентиляции; не помешает использование эффекта теплицы – при надежных даже больших окнах в сильные морозы на солнечной стороне здания, при наличии источника тепла такого, как камин, не будет необходимости в других нагревательных приборах, поскольку температура в комнатах не будет опускаться ниже плюс 20-22 градусов; желательно установить в помещении камин, даже электрический, который является автономным источником тепловой энергии и создает уют; в обязательном порядке надо утеплить не только внешние стены, но и внутренние ограждения – потолки, напольные покрытия, перегородки между помещениями, расположенными на одном этаже

Необходимо обратить внимание на утепление верхнего этажа; в комнатах нужно поставить мягкую уютную мебель, отлично сберегающую тепло

Современные экономичные технологии

К такой технологии можно отнести тепловой насос. С помощью земных ресурсов он способен выдавать минимум в 4 раза больше энергии, чем потребляет сам. Если Вам нужен котел на дом мощностью 20 кВт, то для обогрева подойдет тепловой насос мощностью всего 5 кВт. Работает тепловой насос от электричества. Стоит насос так же в 3-4 раза дороже, чем первоклассный газовый котел с высоким КПД.

В качестве обогрева можно использовать солнечные коллекторы. Тут вообще не требуется никаких энергозатрат. При должной установке солнечные коллекторы способны обогреть теплые полы и обеспечить Вас необходимым количеством горячей воды. Но опять же, все упирается в финансы.

За этими технологиями наше будущее. Настанет тот момент, когда и тепловой насос, и солнечный коллектор станут доступными для каждого.

В итоге мы получаем, что используя теплый пол + регулировка температуры + тепловой насос (или коллектор) мы можем получить по-настоящему самое экономичное отопление дома.

Если Вы смотрите далеко вперед и уверены, что можете себе позволить такие траты, то Вы определенно не пожалеете, смонтировав все это у себя дома.

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.

Расчёт количества секций

 Не обязательно искать самые дорогие отопительные приборы, чтобы в помещении было комфортно. Главное, правильно рассчитать количество секций. Если комнаты стандартные, то это значительно упрощает расчеты.

Часто прибегают к расчетам на основе объема пространства, потому что они несложные, но при этом дают довольно точные результаты.

1. На 1 м³ требуется 41 Вт мощности. Если установлены хорошие стеклопакеты и теплопотери минимальные, то показатель снижается до 34 Вт.
2. Объем комнаты (м³) = площадь (м²) × высота (м).
3. Необходимая тепловая мощность для всего помещения (Вт) = объем комнаты (м³) × 41 Вт (или 34 Вт).
4. В техпаспорте приборов изготовители указывают теплоотдачу одной секции.
5. Общую мощность (значение, вычисленное в пункте 3) надо разделить на теплоотдачу одной секции. Полученное число и есть количество секций.

Например, требуемая тепловая мощность – 2890 Вт, а теплоотдача одной секции 170 Вт. Тогда для этого помещения необходимо приобрести 17 секций.

В нестандартном помещении расчеты производятся по более сложной формулеИсточник rmnt.mirtesen.ru

Если помещение нестандартное, расчеты усложняются. Для исчисления общей мощности учитываются особенности стеклопакетов (двойные или тройные), теплоизоляционные параметры стен, соотношение размеров окон и пола, высота потолков и другие параметры. Все это проектировщики высчитывают при помощи специализированного программного обеспечения.