Выбор системы отопления – ключевой вопрос, от решения которого зависит комфорт проживания и сохранность финансовых средств владельца. Рассматривая различные варианты, стоит обратить внимание на электрическое отопление в частном доме, оценить его плюсы и минусы, чтобы сравнить с другими предложениями.
Современные системы, питающиеся электроэнергией, очень разнообразны. Далеко не все из них потребляют чрезмерно большое количество электричества. Подробно рассмотрим каждую из них.
Виды замкнутых систем
Прежде чем купить обогревательное оборудование, трубопроводную арматуру и материалы, нужно выбрать предпочтительный вариант закрытой водяной системы. Мастерами–сантехниками практикуется монтаж четырех основных схем:
- Однотрубная с вертикальной и горизонтальной разводкой (ленинградка).
- Коллекторная, иначе – лучевая.
- Двухтрубная тупиковая с плечами одинаковой или разной длины.
- Петля Тихельмана – кольцевая разводка с попутным движением воды.
Предлагаем рассмотреть каждую схему отдельно, разбирая плюсы и минусы. В качестве примера возьмем проект одноэтажного частного дома площадью 100 м² с пристроенной котельной, чья планировка представлена на чертеже. Величина тепловой нагрузки на отопление уже посчитана согласно инструкции, потребное количество теплоты указано для каждого помещения.
Монтаж элементов разводки и подключение к источнику тепла выполняется примерно одинаково. Установка циркуляционного насоса обычно предусматривается в обратке, перед ним монтируется грязевик, патрубок подпитки с краном и расширительная емкость (если смотреть по течению). Типовая обвязка твердотопливного и газового котла представлена на схемах.
Расширительный бачок на рисунке условно не показан
Популярная горизонтальная схема «ленинградка» — это одна кольцевая магистраль увеличенного диаметра, куда подключены все отопительные приборы. Проходя по трубе, поток нагретого теплоносителя делится на каждом тройнике и затекает в батарею, как показано ниже на эскизе.
Достигнув ответвления, поток делится на 2 части, примерно треть затекает в радиатор, где охлаждается и снова возвращается в магистраль Передав теплоту помещению, остывшая вода возвращается обратно в магистраль, смешивается с основным потоком и движется к следующему радиатору. Соответственно, второй отопительный прибор получает воду, охлажденную на 1—3 градуса, и снова отбирает у нее нужное количество тепла.
Ленинградская горизонтальная разводка – одна кольцевая линия обходит все обогревательные приборы
Результат: в каждый последующий радиатор приходит все более холодная вода. Это накладывает на закрытую однотрубную систему определенные ограничения:
- Теплоотдачу третьей, четвертой и последующей батареи нужно рассчитывать с запасом 10—30%, добавляя дополнительные секции.
- Минимальный диаметр магистрали – DN20 (внутренний). Наружный размер ППР труб составит 32 мм, металлопластика и сшитого полиэтилена – 26 мм.
- Сечение подводящих патрубков к обогревателям – DN10, наружный диаметр – 20 и16 мм для PPR и PEX соответственно.
- Максимальное число отопительных приборов в одном кольце «ленинградки» — 6 шт. Если взять больше, возникнут проблемы с наращиванием количества секций последних радиаторов и увеличением диаметра разводящей трубы.
- Сечение кольцевого трубопровода не уменьшается на всем протяжении.
Однотрубная система отопления закрытого типа обойдется недорого, если ее паять из полипропилена. В остальных случаях она прилично ударит по карману за счет цены магистральной трубы и фитингов (тройников) больших размеров. Как выглядит «ленинградка» в нашем одноэтажном доме, продемонстрировано на чертеже.
Поскольку общее число отопительных приборов превышает 6 шт., система разделена на 2 кольца с общим обратным коллектором. Заметно неудобство монтажа однотрубной разводки – приходится пересекать дверные проемы. Уменьшение протока в одном радиаторе вызывает изменение расхода воды в остальных батареях, поэтому балансировка «ленинградки» заключается в согласовании работы всех обогревателей.
Читайте также:
Почему коллекторная система получила такое название, хорошо видно на представленной схеме. От гребенки, установленной в центре здания, расходятся индивидуальные линии подачи теплоносителя к каждому прибору отопления. Подводки прокладываются в виде лучей по кратчайшему пути – под полами.
Предлагаем ознакомиться Как подключить теплый пол к батарее отопления
Коллектор замкнутой лучевой системы питается напрямую от котла, циркуляцию во всех контурах обеспечивает единственный насос, расположенный в топочной. Дабы уберечь ветви от завоздушивания в процессе заполнения, на гребенке устанавливаются автоматические клапаны – воздухоотводчики.
Сильные стороны коллекторной системы:
- схема энергоэффективна, поскольку позволяет четко дозировать количество теплоносителя, направляемого каждому радиатору;
- отопительную сеть легко вписать в любой интерьер – подводящие трубы можно спрятать в полу, стенах либо за подвесным (натяжным) потолком;
- гидравлическая балансировка ветвей производится с помощью ручных клапанов и расходомеров (ротаметров), установленных на коллекторе;
- ко всем батареям подается вода одинаковой температуры;
- работу схемы легко автоматизировать – регулировочные клапаны коллектора оснащаются сервоприводами, закрывающими проток по сигналу терморегуляторов;
- ЗСО данного типа подходит для коттеджей любых размеров и этажности – на каждом уровне здания ставится отдельный коллектор, распределяющий тепло группам батарей.
С точки зрения финансовых вложений, закрытая лучевая система не слишком дорога. Расходуется много труб, но их диаметр минимальный – 16 х 2 мм (DN10). Вместо заводской гребенки вполне допускается применять самодельную, спаянную из полипропиленовых тройников либо скрученную из стальных фитингов. Правда, без ротаметров наладку отопительной сети придется делать с помощью радиаторных балансировочных вентилей.
Распределительная гребенка ставится в центре здания, радиаторные линии прокладываются напрямую
Минусов лучевой разводки немного, но они стоят внимания:
- Скрытый монтаж и испытание трубопроводов выполняется только на этапе нового строительства либо капитального ремонта. Заложить радиаторные подводки в полы обжитого дома или квартиры нереально.
- Коллектор крайне желательно располагать в центре здания, как показано на чертеже одноэтажного дома. Цель – сделать подводки к батареям примерно одинаковой длины.
- В случае протечки трубы, замоноличенной в стяжке пола, найти место дефекта без тепловизора довольно сложно. Не делайте в стяжке соединений, иначе рискуете столкнуться с проблемой, изображенной на фото.
Протечка соединения внутри бетонного монолита При устройстве автономного отопления квартир и загородных домов используется 2 разновидности таких схем:
- Тупиковая (другое название – плечевая). Нагретая вода раздается отопительным приборам через одну магистраль, а собирается и течет обратно в котел по второй линии.
- Петля Тихельмана (попутная разводка) представляет собой кольцевую двухтрубную сеть, где нагретый и остывший теплоноситель движется в одном направлении. Принцип действия аналогичен – батареи получают горячую воду из одной магистрали, а охлажденную сбрасывают во второй трубопровод – обратку.
Чем хороша тупиковая закрытая система отопления частного дома:
- количество «плечей» — тупиковых ветвей – ограничено лишь мощностью котельной установки, поэтому двухтрубная разводка подойдет для любого здания;
- трубы укладываются открытым либо закрытым способом внутри строительных конструкций – по желанию домовладельца;
- как и в лучевой схеме, ко всем батареям приходит одинаково горячая вода;
- ЗСО отлично поддается регулированию, автоматизации и балансировке;
- правильно разложенные «плечи» не пересекают дверные проемы;
- по стоимости материалов и монтажа тупиковая разводка обойдется дешевле однотрубной, если сборка ведется металлопластиковыми либо полиэтиленовыми трубами.
Оптимальный вариант подключения батарей — две отдельных ветви огибают помещения с двух сторон Проектирование замкнутой плечевой системы дачного или жилого дома площадью до 200 квадратов не представляет особой сложности. Даже если сделать ветви разной длины, схему удастся уравновесить путем глубокой балансировки. Пример разводки в одноэтажном здании 100 м² с двумя «плечами» показан выше на чертеже.
Присоединение обогревателей с попутным движением теплоносителя
Петля Тихельмана – это альтернативный вариант закрытой двухтрубной сети, предполагающий объединение большого количества приборов отопления (свыше 6 шт.) в единое кольцо. Взгляните на схему попутной разводки и обратите внимание: через какой бы радиатор ни протекал теплоноситель, общая протяженность маршрута не изменится.
Предлагаем ознакомиться Особенности отопления на электричестве в собственном доме
Отсюда возникает почти идеальное гидравлическое равновесие системы – сопротивление всех участков сети одинаково. Это весомое преимущество петли Тихельмана над прочими замкнутыми разводками влечет и главный недостаток – 2 магистрали неизбежно пересекут дверной проем. Варианты обхода – под полами и над дверным косяком с установкой автоматических воздухоотводчиков.
Недостаток – кольцевая петля проходит через проем входной двери
Как и любое другое, водяное отопление компенсирует теплопотери здания. Преимущественно они возникают из-за утечек тепловой энергии через ограждающие конструкции и вентилирование. Это происходит под действием температурного градиента между окружающей средой и воздухом в помещении.
Энергопотери во многом зависят от теплопроводности используемых материалов, интенсивности воздухообмена, а также качества выполнения строительного монтажа:
- внешних стен;
- подвальных и потолочных перекрытий;
- кровли;
- полов на грунте;
- оконно-дверных заполнений.
Увеличению теплопотерь способствуют низкое качество теплоизоляции, дефекты ограждающих конструкций, а также ошибки монтажа дверных или оконных блоков. Устранение причин дополнительных потерь тепла снижает потребление энергоресурсов и сумму затрат на их приобретение.
Недостатки
Минусы газового отопления:
- Установка датчика. Газ опасен, поэтому нельзя допускать его утечек. Датчик – гарант безопасности.
- Нерациональность на небольших площадях. Монтаж оборудования требует больших затрат. Котел и трубы занимают много места, поэтому установка системы невыгодна в маленьких домах. Газовый котел лучше всего использовать в жилье больше 100 кв. м.
- Повышенная опасность. Горелка для розжига имеет открытый огонь.
- Оборудование дымохода. Это обязательно, потому что необходимо выводить из топки продукты горения. Труба, через которую они выходят в атмосферу, чаще всего бывает громоздкой, а это ухудшает внешний вид дома.
- Оборудование хорошей вентиляции.
- Согласование работ. Когда схема газового отопления разрабатывается хозяином самостоятельно, проект нужно согласовывать со службой по надзору за газом, иначе монтировать отопление запрещено.
- Котел выбирается в соответствии с климатом. При резком падении атмосферного давления появляется копоть, оборудование быстро изнашивается. Самостоятельное изготовление котла, работающего на газе, невозможно.
Газовая котельная
Виды схемы отопления, подходящие для частных домов
Выбирая и монтируя оборудование, прокладывая коммуникации обогрева, преимущественно следуют указаниям СП 60.13330.2016, СП 55.13330.2016, ГОСТ 11032-97. Также опираются на технологические инструкции производителей теплогенераторов, отопителей, труб, элементов регулирования и т.д.
Обязательно должна быть предусмотрена установка контрольно-измерительных приборов и групп безопасности. Параметры теплоносителя определяют с учетом характеристик отопительного оборудования и его коммуникационных обвязок. Особое внимание уделяют гидравлической и тепловой стойкости инженерной сети. Монтаж выполняют таким образом, чтобы обеспечить свободный доступ к элементам сети, нуждающимся в периодическом обслуживании.
Эксплуатационные свойства и технические возможности водяной отопительной системы зависят от комплектации и характеристик используемого оборудования и материалов.
Однотрубная схема
Наиболее простая – самотечная с последовательным соединением радиаторов. При использовании схемы без насоса циркуляция теплоносителя происходит за счет разницы плотности нагретой и остывшей жидкости. Поэтому, чтобы обеспечить циркуляцию, трубопроводы прокладывают, соблюдая незначительные уклоны.
Самотечная однотрубная система энергонезависима. Однако не предусматривает возможность регулировки температуры радиаторов, а также нуждается в наличии разгонного коллектора в виде вертикального отрезка трубы.
По способу подключения различают однотрубные системы отопления со следующей разводкой:
- Вертикальной. Не склонна к появлению воздушных пробок. Благодаря наличию стояков может использоваться для обогрева домов высотой в два или три этажа.
- Горизонтальной. Применяется в одноэтажных домах значительной площади или в поэтажных разводках. Требует минимального количества труб. Отличается неравномерностью прогрева теплоносителя по длине контура.
- Нижней. Схемы с такой разводкой предусматривают прокладку труб через подвальное помещение, что позволяет уменьшить потери тепла и снизить трудоемкость обслуживания системы.
- Верхней. В этом случае подающий трубопровод монтируется под потолком или через помещение чердака. Система с верхней разводкой отличается хорошими гидродинамическими показателями и низким уровнем тепловых потерь.
Увеличение эффективности схемы водяного отопления частного дома обеспечивает установка циркуляционного насоса. Агрегат врезается на обратном отрезке трубы или магистрали перед отопительным котлом и размещается так, чтобы обеспечить свободный доступ к нему для ремонта или обслуживания.
Типовой однотрубной горизонтальной системой с циркуляционным насосом является схема на основе «ленинградки» с диагональным подключением радиаторов. Она может применяться для обогрева домов большой площадью. Наличие в ней запорных клапанов, а также монтаж байпасов позволяют ремонтировать каждый радиатор автономно.
Выбор котла
Современные газовые котлы имеют различную автоматику и могут эксплуатироваться в нескольких режимах. Оборудование бывает настенным и напольным. Первый вариант имеет более компактные габариты, но у этих котлов есть ограничения по мощности. Если оборудование приобретается для большого дома, то лучше выбирать мощный напольный котел.
Принцип работы газового оборудования довольно прост: газ поджигается в горелке с помощью пьезоэлементов, затем вследствие сгорания горючего появляется тепловая энергия, которая с помощью теплообменника передается жидкости. Вода уже применяется в качестве теплового носителя в отопительной системе.
Теплообменник может быть изготовлен из:
- чугуна;
- меди;
- нержавеющей стали.
Самые популярные модели делаются из нержавейки. Этот материал дешев и эластичен, за счет чего трещины от постоянного перепада температур образуются намного реже. Однако стальные элементы во время регулярного контакта с водой быстро коррозируют.
При выборе котла опирайтесь на ряд критериев Чугун не так сильно подвергается коррозии, но это оборудование имеет довольно большую массу. Основное количество чугунных моделей котлов имеют напольное исполнение. На стенке этот габаритный и тяжелый агрегат установить проблематично. Если требуется максимально легкое и компактное оборудование, то идеальный вариант — это медный котел. Но у него самая дорогая стоимость.
От количества контуров в котле будет зависеть система обвязки. Один теплообменник изначально рассчитан для обустройства в доме отопительной газовой системы. Для ГВС нужно монтировать еще один котел или использовать двухконтурный вариант оборудования. Нагревать воду для бытовых потребностей лучше в накопительном водонагревателе. Потоковые бойлеры не такие экономичные, так как расходуют больше газа.
Камера сгорания
Для того чтобы горючее горело в топке, ему требуется регулярная подача воздуха. Он поступает из котельного помещения или доставляется с улицы. В первом случае подразумевается естественный воздушный поток, а втором варианте — принудительная подача при помощи вентилятора.
Котлы могут оборудоваться двумя видами топки:
- Закрытая — подача воздуха выполняется через отверстие между соединенными трубами различного сечения. Продукты сгорания выводятся по внутреннему каналу.
- Открытая — кислород в топливную камеру подается из котельного помещения с помощью приточного клапана. Продукты сгорания выходят через дымовой канал.
Первый способ является независимым от размера помещения и подходит для котельной любой площади. Выводить дымоход от котла с закрытой топочной камерой можно через стенку либо верхнее перекрытие с кровлей. Во втором случае нужно будет обустраивать 6-7-метровую трубу дымохода, в противном случае тяги для засасывания в топку требуемого количества воздуха будет недостаточно. Но зато котельному оборудованию с открытой топкой не требуется подсоединение к электрической сети. Вентилятор в этом случае не предусмотрен, все происходит естественным способом.
Газовые котлы с открытой топочной камерой лучше всего устанавливать в отдельных помещениях с хорошей циркуляцией воздуха. Если поставить оборудование в жилом помещении, то оно значительно снизит количество кислорода в последнем. Без принудительной циркуляции воздуха в этом случае уже не обойтись. А это лишние затраты на установку и дальнейшую эксплуатацию устройства для вентиляции воздуха.
Конденсационные модели
В простых газовых котлах водный пар, который образуется во время сгорании топлива, выходит через дымоход. Во время горения пара появляется немного, но все-таки он имеет довольно значимое количество тепловой энергии. Чтобы не затрачивать просто так это тепло, разработали конденсационные котлы.
Механизм работы этих устройств базируется на том, что во время охлаждения пар передает тепло жидкости из обратки отопительной системы. При этом температура жидкости не сильно увеличивается, но в качестве дополнительной тепловой энергии эта система вполне подходит.
Конденсируемая вода выводится через патрубок в канализационную систему или в отдельно находящийся бак. Но необходимо не забывать, что появляющийся конденсат является слабоконцентрированной кислотой. При этом за один час его может образоваться более 5 л. При наличии в доме очистительной станции сливать конденсат в канализацию запрещается.
Конденсационные модели имеют ряд нюансов
Какой тип подключения радиаторов выбрать?
Сегодня чаще всего используются однотрубная и двухтрубная схемы подключения. Стоит рассмотреть их более подробно.
Однотрубная схема
Однотрубная разводка отопления в двухэтажном доме пользовалась популярностью в те годы, когда топливо стоило дешево, а найти материал для оборудования контура не всегда представлялось возможным. Однотрубная схема подключения предполагает отсутствие обратных стояков, в виду этого на ее реализацию нужно затратить гораздо меньшее количество труб и фитингов.
Двухтрубная схема
Более предпочтительной считается двухтрубная схема подключения радиаторов отопления в двухэтажном доме, которая предполагает исключение всех недостатков однотрубной схемы. Конечно, для реализации такого проекта потребуются большие затраты на покупку материалов и оплату труда монтажников, однако трудоемкость работ по подключению радиаторов оправдается экономичностью и функциональностью системы.
Особенностью схемы является подвод к каждому радиатору трубопровода с горячим теплоносителем, который после остывания отводится по обратке.
Расчет системы воздушного отопления для проектирования и монтажа своими руками
- теплонагреватель может перегреться. Результат — поломка.
- нежданные вибрации, а вследствие и шум при работе системы. Результат — постоянный шум, который уже, скорее всего, не убрать.
- сквозняки. Результат — постоянные простуды, холод.
Параметры расчета
Во-первых, мощность воздухонагревателя. В зависимости от качества работы воздухонагревателя будет ясно, какой объем площади он сможет прогреть воздухом.
Во-вторых, скорость подачи. Чем быстрее будет происходить подача нагретого воздуха в предназначенные места, тем меньшими будут теплопотери.
В-третьих, диаметр воздуховодов. Данный показатель влияет на расчет аэродинамических характеристик системы в целом. Диаметр должен согласовываться со скоростью подачи, иначе воздух будет теряться в воздуховоде, в результате — теплопотери.
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.
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.
Преимущества
Газовая система для обогрева дачных и жилых домов выбирается по следующим причинам:
- Простота подключения. Топливо можно получать из магистрального газопровода или реально покупать в баллонах.
- Газовое отопительное оборудование отдает больше тепла, чем поглощает.
- Оборудование снабжено датчиками, которые срабатывают, когда пламя затухает, запускают систему розжига. Постоянно следить за работой системы не нужно.
- Газ имеет низкую цену. Он выгоден ч финансовой точки зрения.
- Многофункциональность: двухкамерный котел отапливает дом и нагревает воду для бытовых нужд.
Тип циркуляции теплоносителя
Схема обогрева может предусматривать принудительную и естественную циркуляцию теплоносителя. Как правило, самотечная система отопления двухэтажного частного дома схема которой составляется индивидуально, по многим показателям проигрывает системе обогрева с принудительной циркуляцией. Поэтому владельцы частных домов используют дополнительное оборудование, такое как электрический циркуляционный насос, для нагнетания давления в контуре. Насос обеспечивает лучшую производительность контура и эффективный разнос тепла по системе радиаторов.
Расширительные баки
Расширительные баки производятся двух типов:
- открытые, активно применяются для открытых систем с естественной или реже с принудительной (что не рекомендуется) циркуляцией теплоносителя, плюсы – простота конструкции, невысокая стоимость, минусы – склонность к возникновению коррозии, необходимость постоянного пополнения теплоносителя, монтажа в наивысшей точке;
- закрытые, монтаж производится только в системах, обладающих принудительной циркуляцией теплоносителя, бак – это герметичный сосуд с очень эластичной мембраной, расположенной внутри корпуса из металла, она бывает диафрагментарной или болоной, принцип работы довольно простой – в одной части находится воздух или накачивается газ инертного типа под заданным давлением, в другой место для образовавшегося дополнительного объема теплоносителя, плюсы – отсутствие необходимости долива жидкости, устойчивость к коррозии, минусы – более высокая стоимость.
Расширительные баки закрытого типа выпускаются двух видов – со сменной мембраной (так называемые фланцевые) или мембраной, смена которой невозможна. Давление может контролироваться с использованием манометра, а регулироваться путем установки предохранительного клапана.
