Разновидности схем отопления частного дома

При обустройстве частного дома рано или поздно возникает вопрос выбора схемы системы отопления. На сегодняшний день их существует предостаточно, что неопытный человек может запутаться и выбрать не то, что ему нужно. Монтажники же зачастую рекомендуют то, что выгодно ставить им. Но так как вы попали на эту страницу, с выбором системы в доме все будет куда проще. Сначала мы поделимся основными разновидностями, а в самом конце поделимся своим мнением и выборе схемы отопления дома.

Главный принцип работы отопления

Любой вид отопительной системы является замкнутым. В простом варианте любая схема разводки может быть рассмотрена как кольцо, состоящее из труб. В нем циркулирует горячая жидкость от нагревательного котла в приборы отопления, находясь в них какое-то время. Теплоноситель отдаёт при циркуляции тепловую энергию, и вновь направляется внутрь котла для нагрева. Цикл периодически повторяется.

Любая схема отопления включает в себя:

• Нагревательный котёл
• Соединительные системные трубы
• Радиаторы или аналогичные приборы отопления
• Арматуру
• Расширительный бак
• Циркуляционный насос

Базовые виды схем отопления

Все виды схем можно разделить на 4 подтипа: открытые и закрытые, насосные и самотечные.

В самотечной системе частного дома (система с естественной циркуляцией) движение теплоносителя происходит путём естественной циркуляции. Путем соблюдения простых законов физики система монтируется так, что не требует наличия дополнительного насоса. Хорошо подходит для небольших одноэтажных домов

В принудительной схеме водяного отопления частного дома жидкости происходит вследствие действия циркуляционного насоса. При использовании такой системы трубы можно монтировать в стены, в пол, проводить по потолку, прятать их от человеческих глаз. При правильном подборе насоса водяное отопление будет работать успешно. Такие схемы разводки отлично подходят для двухэтажных домов.

Открытая система от закрытой отличаются расширительным баком. В закрытой системе используется мембранный бак. Он позволяет поддерживать в системе нужное давление и компенсирует расширение теплоносителя.

Теперь давайте разберем каждую схему поподробнее.

Самотечная система обогревания, достоинства и недостатки

В этом виде системы отопления частного дома горячая вода, подогретая внутри котла (обычно твердотопливного), движется наверх, после чего оказывается в отопительных батареях. От них тепло идет в помещение и снова направляется в обратный трубопровод. Из него уже попадает в нагревательный котёл. Постоянное движение нагретой воды обеспечивается необходимым наклоном подающего(прямого) трубопровода и обратки, а так же применением труб различного диаметра. Для подачи от котла используются трубы меньшего диаметра, а для обратки, трубопровода, в котором вода направляется в котёл, большего.

Самотечная схема разводки системы водяного отопления частного дома обладает специфическим устройством в виде открытого, соединённого с внешним пространством, расширительного бака, смонтированного вверху трубопровода. Бак предназначается для забора части воды при её нагреве, поскольку этот процесс сопровождается увеличением объема теплоносителя. Расширительный бак, заполненный водой, создаёт гидравлическое давление в системе отопления, нужное для движения жидкости.

При остывании воды её объем уменьшается. Часть жидкости из открытого бака снова поступает в систему трубопровода. При этом обеспечивается необходимая непрерывность циркуляции потока воды.

Самотечная система отопления имеет следующие преимущества:

• Равномерность распределения тепловой энергии
• Устойчивое действие
• Автономность от электросетей

У самотечной системы отопления есть и недостатки:

• Сложный монтаж. Требуется соблюдение угла уклона трубопроводов
• Значительная протяженность труб
• Потребность применения разнокалиберных труб
• Инерционная система. Она снижает степень управления отопительным процессом
• Потребность нагрева воды до относительно высокой температуры, что ограничивает использование полипропиленовых материалов для труб
• Значительный объем трубопровода
• Невозможность подключить «тёплые полы»

Схема отопления с насосом

В частных жилых домах нередко используется отопительная схема с принудительным движением воды. Обеспечивается это воздействием циркуляционного насоса, подключаемым к электросети. В данной системе разводки отопления возможно использование любых материалов для труб, например, полипропиленовых. Также применимы разные способы монтажа отопительных приборов.

Отопительные схемы разводки с принудительным движением воды оборудованы закрытым расширительным баком мембранного типа. Он может быть смонтирован в любой части системы, но чаще монтируется вблизи котла. Соответственно, отопительные системы с принудительным движением теплоносителя часто называют закрытыми.

Однотрубная схема отопления

Как правило, эта схема разводки системы применяется в частных одноэтажных домах и отличается лёгким монтажом, малыми трудозатратами и невысокой стоимостью. Радиаторы подключаются к трубе отопления последовательно. Отвод отработанного теплоносителя не предусмотрен. Такая схема водяного отопления имеет немало недостатков при обогреве частного дома:

• потере тепловой энергии – каждый следующий отопительный прибор будет нагреваться меньше предыдущего;
• невозможности регулировать интенсивность нагрева в одном помещении без аналогичных последствий для остальных. Снижая температуру в одном из радиаторов, произойдёт неизбежное охлаждение всех последующих батарей отопления;
• необходимости дополнительно оборудовать отопительную систему насосом для поддержания в ней рабочего давления.

Имеются технологические приёмы, с помощью них можно частично избавиться от перечисленных проблем. Улучшить работу однотрубной схемы разводки можно с помощью специального оборудования: термостатических клапанов, радиаторных регуляторов, воздухоотводов, балансировочных вентилей. Их применение несколько повысит стоимость монтажа, но зато позволит понижать или понижать температуру в одном из радиаторов без нежелательных изменений температуры в остальных отопительных приборах.

Двухтрубная схема отопления

Такая система водяного обогрева широко используется в домах любой этажности. Её особенностью является подача воды к радиатору по одной трубе, а отвод – по другой. Происходит не последовательное, а параллельное подключение теплообменников к системе отопления.

• к каждому радиатору подаётся теплоноситель с одинаковой температурой;
• появляется возможность установки терморегулятора на радиаторы для настройки нужного температурного режима в каждом отдельном помещении;
• отключение или неисправность одной из батарей никак не скажется на работе остальных.

Система имеет ряд недостатков. Для её устройства требуется большое количество труб и соединительных элементов, что приводит к повышению степени сложности монтажных работ и к более высокой стоимости всей водяной отопительной системы.

Схема отопления теплыми полами

Теплый пол обеспечивает горизонтальное тепловое излучение, поддерживая более высокую температуру на уровне ног и её снижение до комфортного уровня на большей высоте. В районах с теплым климатом схема может использоваться в качестве единственного источника тепла. В северных широтах её необходимо сочетать с монтажом радиаторной отопительной системы.

Конструктивно система теплого пола представляет собой сеть трубопроводов. Нагрев может производиться от любых источников тепла.

Преимущества системы:

• равномерное распределение тепла по всему объёму помещения;
• улучшение эстетического вида помещения из-за отсутствия труб и радиаторов.

Самотечная система «Паук»

Вертикальная отопительная схема разводки частного дома с верхним разливом без использования циркуляционного насоса получила название «Паук». Основным достоинством является полная автономность от газа или электричества, что особенно востребовано в сельской местности или в дачных поселках. В схеме перемещение теплоносителя происходит за счет разности температур на входе и выходе нагревательного устройства. При условии отсутствия газа и электричества лучше всего использовать твердотопливный котел.

Принцип работы «Паука» основан на законах физики – горячая вода устремляется вверх, вытесняя вниз холодную. В результате нагрева вода поднимается от котла по стояку к радиатору, отдает ему часть своей тепловой энергии и перемещается к следующему до тех пор, пока не вернется обратно в котел. Функционирование системы зависит от точного подбора труб и соблюдения уклонов. Забор воды должен осуществляться выше уровня теплообменников. Котел должен быть расположен ниже. Главным недостатком схемы можно считать достаточно сложные монтажные работы.

Схема «Ленинградка»

«Ленинградка» – одна из самых простых, но тем не мене достаточно эффективных и экономичных отопительных схем разводки частного дома. Она похожа на однотрубную схему, то есть теплоноситель последовательно проходит по всем радиаторам помещения, постепенно теряя температуру нагрева. Магистральная труба размещается вдоль пола и закольцовывает контур от нагревательного устройства. Применять «Ленинградку» лучше всего в одноэтажных домах, чтобы все батареи находились на одном уровне. В этом случае система может работать при естественной циркуляции, но при её монтаже в двухэтажных домах необходимо применять принудительную подачу теплоносителя.

Достоинствами этой схемы являются:

• экономный расход материалов;
• легкий монтаж;
• длительная надёжная эксплуатация;
• возможность спрятать магистральную трубу под напольным покрытием для улучшения эстетичности интерьера.

Ленинградка» не лишена существенных недостатков:

• невозможность поддерживать одинаковый температурный режим во всех помещениях;
• горизонтальная разводка не позволяет подключать теплый пол или полотенцесушители;
• большая площадь помещения требует применение циркуляционного насоса для обеспечения рабочего давления в системе.

Лучевая схема отопления

Лучевая схема разводки водяного отопления является новомодной. При ее использовании горячая вода равномерно распределяется по помещению через коллектор. Степень нагрева жилища регулируется путём изменения нагрева воды и скорости её движения по трубам.

Является усовершенствованной версией двухтрубной схемы. Для распределения теплоносителя используется такой же коллектор, что и в теплом поле.

К основным плюсам лучевой схемы разводки можно отнести:

• Бесстыковость. Внутри стяжки отсутствуют стыки. Вероятность протечки снижается в разы
• Возможность отключать каждый прибор по отдельности на коллекторе не во вред всей системе

Единственный недостаток – это цена. За счет использования коллектора и дополнительного количества труб, увеличиваяется и цена системы.

На какой схеме остановить свой выбор?

Давайте решим сразу по поводу однотрубных и самотечных систем. Если вы живете в современном мегаполисе или в близи него, если у вас все в порядке с энергоносителями (со светом в первую очередь), если нет нужды сильно экономить, то эти схемы не рассматривайте.

Появились они во времена, когда с электричеством было плохо, а так же отсутствовали различные виды труб. Приходилось использовать металл. Сейчас все поменялось и эти системы себя изжили.

Самотечные схемы можно реализовывать в отдаленных от цивилизации домах. Например, на вашей даче.

Если захотите использовать радиаторную систему в частном доме, то лучшим выбором будут двухтрубная тупиковая схема отопления или лучевая. Обе системы по работе практически идентичны. Отличаются только реализацией.

Перед использованием водяного теплого пола следует сделать расчет теплопотерь дома. Они помогут понять, хватит ли его в качестве основного отопления или придется использовать еще и радиаторы.

Система отопления с естественной циркуляцией

Система водяного отопления с естественной циркуляцией в удаленном от города частном или дачном доме – решение, востребованное в местности с нестабильным электроснабжением. Кроме того, гидравлическая система не требует финансовых вложений в электрооборудование, без которого не обойтись при обустройстве радиаторного обогрева с подачей теплоносителя насосом.

Энергонезависимая система отопления доступна для самостоятельного расчета и монтажа.

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.

Виды самотечных систем

Планируя смонтировать отопление частного дома с естественной циркуляцией своими руками схемы подбирают в соответствии с планируемой производительностью системы и особенностями здания.

Отопительные контуры с самотечным движением теплоносителя делятся на типы по разным параметрам:

• по характеристике расширительного бака (открытые и закрытые);
• по принципу подключения радиаторов отопления (однотрубные и двухтрубные).

Чтобы определить оптимальный вариант, необходимо произвести гидравлические расчеты с учетом расположения и диаметра труб, принять во внимание характеристики котельного агрегата и тепловые потребности помещений. Расчет лучше доверить профессионалам, так как даже небольшие неточности негативно повлияют на эффективность обогрева дома.

Закрытый тип

Закрытая система безнасосной циркуляции теплоносителя с успехом применяется для отопления одноэтажного и двухэтажного дома. Функционирует она следующим образом:

• при расширении теплоносителя излишки жидкости вытесняются из отопительного контура;
• жидкость попадает в расширительный бак мембранного типа – это закрытая емкость с эластичной мембраной, которая разделяет предназначенную для теплоносителя часть и секцию бака, заполненную воздухом или азотом;
• нагретая жидкость растягивает мембрану, сжимая газ во второй секции бака, при остывании теплоносителя газ расширяется и выталкивает жидкость обратно в систему, в результате чего водяной контур постоянно остается заполненным.

Установка мембранного бака в самотечный отопительный контур снижает риск коррозии металлических элементов системы. Но в России такое решение используется относительно редко, так как стоимость мембранного бака в разы превышает затраты на покупку или самостоятельное изготовление емкости открытого типа.

Открытый тип

Принцип функционирования тот же, что и у закрытого варианта. Но в этом случае излишки теплоносителя вытесняются в бак открытого типа, который монтируется под потолком помещения или на чердаке.

Открытый бак представляет собой резервуар с негерметичной крышкой, который снабжают аварийным переливом – трубой, выведенной за пределы чердака на улицу или подключенной к канализации.

К недостаткам открытой системы относится постоянное поступление кислорода в теплоноситель, что ускоряет коррозию металла, из которого изготовлены элементы контура. Происходит и завоздушивание трубопровода – чтобы избежать этого, радиаторы крепят под небольшим уклоном и в верхней части монтируют автоматические воздухоотводчики – краны Маевского.

Помимо этого, жидкость из бака открытого типа испаряется и требуется регулярно подливать воду, чтобы открытая система могла нормально функционировать. Подливают воду в бак вручную из ведра, либо подводят водопроводную трубу с вентилем.

Преимущества баков открытого типа – доступная стоимость и возможность своими руками изготовить резервуар необходимых габаритов.

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.

Двухтрубный контур

Конструктивные особенности самотечного двухтрубного контура:

• для подачи и обратки монтируются отдельные трубы;
• труба подачи подключается к каждому прибору отопления через отдельный входной отвод;
• труба обратки подсоединяется к каждому прибору отопления отдельно.

Двухтрубная самотечная система отопления частного дома отличается от однотрубной тем, что во все радиаторы подается не успевший остыть теплоноситель, благодаря чему:

• тепло в доме распределяется равномерно;
• не требуется увеличивать количество секций в радиаторе с целью улучшить обогрев;
• легче регулировать температуру в системе;
• для монтажа трубопровода требуются трубы меньшего диаметра, чем для однотрубного контура;
• отсутствуют жесткие требования к соблюдению уклона при монтаже элементов системы – некоторые отклонения от расчетных значений не критичны.

Двухтрубная система отопления с разводкой верхней и нижней проста в монтаже и эффективна, ее можно использовать для обогрева двухэтажного дома.

Особенности расчета

Расчет системы отопления с естественной циркуляцией значительно сложнее подготовки проекта отопительной системы с принудительной подачей теплоносителя. Так как давление в контуре отсутствует, на работоспособность системы напрямую влияет количество поворотов трубопровода, угол уклона каждого отрезка. Неправильный расчет или погрешности в монтаже отражаются на функциональности контура.

При расчете безнасосного контура принимается во внимание:

• минимально допустимый угол уклона;
• материал изготовления труб и их диаметр;
• принцип подачи теплоносителя;
• разновидность теплоносителя.

Рекомендуемый уклон труб

При расчетах следует опираться на строительные нормы для отопительных систем с самотечной циркуляцией (СНиП 41-01-2003 для гравитационных систем). На перемещение теплоносителя в трубопроводе негативное воздействие оказывает гидравлическое сопротивление в сложных местах – на поворотах, в углах и т.д.

Согласно СНиП, трубы монтируются под уклоном не менее 10 мм на 1 метр длины. Иначе системе грозит завоздушивание, плохой прогрев дальних радиаторов.

Выбор труб

От материала изготовления трубопровода зависит гидравлическая сопротивляемость контура, его устойчивость к коррозии и теплотехнические параметры, технология монтажа. В список востребованных материалов входят:

• Стальные трубы. Доступны по цене, устойчивы к механическим нагрузкам. Недостатки: монтируются со сваркой или большим количеством фитингов, склонность труб к коррозии и зарастанию.
• Металлопластиковые трубы. Внутренняя поверхность идеально гладкая, что препятствует нарастанию отложений, устойчивость к коррозии, небольшой вес, устойчивость к термическому расширению. Недостатки: высокая стоимость, ограниченный срок эксплуатации (около 15 лет), необходимость использовать сварные фитинги или регулярно подтягивать резьбовые соединительные элементы.
• Полипропиленовые трубы. Гладкие внутри, долговечны (срок службы от 25 лет), устойчивы к высоким температурам. Недостатки: высокая стоимость, монтаж при помощи специального инструмента.
• Медные трубы. Максимальная теплоотдача и долговечность (свыше 100 лет), стильный внешний вид. Недостатки: высокая стоимость, необходимость пайки при монтаже.

Диаметр труб

Чтобы рассчитать диаметр труб, требуется:

1. Выполнить тепловой расчет помещений и прибавить к результату около 20%.
2. Рассчитать сечение трубопровода исходя из соотношения тепловой мощности и внутреннего сечения трубы (значения указаны в таблицах СНиП).
3. Подобрать диаметр трубы, базируясь на выполненных теплотехнических расчетах и с учетом материала изготовления труб. Для стальных труб минимальный размер внутреннего сечения составляет 50 мм.

Чтобы самотек был интенсивнее, применяют следующий принцип: диаметр подающей трубы после каждого разветвления должен быть меньше предыдущей на 1 размер. Обратка должна собираться с расширением.

Таким образом, расчет позволяет определить минимальный диаметр подающей и обратной трубы, относительно этого значения определяются параметры труб на разных участках системы согласно подготовленной схеме для одноэтажного или двухэтажного дома.

Вид розлива

Естественная циркуляция воды в системе отопления зависит от принципа подачи теплоносителя от котла к отопительным приборам. Различаются контуры с нижним и верхним розливом.

Нижний розлив дает возможность обойтись без монтажа высоких вертикальных труб – коммуникации прокладывают на уровне пола. Такой вариант пригоден только для однотрубных контуров и относится к малоэффективным без установки циркуляционного насоса.

Верхний розлив – оптимальный вариант, поскольку распределительная труба двухтрубной системы располагается под потолком и обеспечивает активную подачу нагретого теплоносителя в каждый радиатор, из которого остывшая вода уходит в трубу обратки, размещенную вдоль пола. Для однотрубной системы розлив верхнего типа также предпочтительнее.

Двухтрубная система отопления с верхним розливом

Выбор теплоносителя

Теплоносителем может служить вода или антифриз. Для самотечной системы предпочтительнее использование воды, поскольку у антифриза выше плотность и меньше теплоотдача, для его нагрева требуется больше тепловой энергии – то есть, расход топлива выше. Если в системе устанавливается мембранная буферная емкость, ее объем должен быть больше, чем у бака для теплоносителя-воды, так как антифриз расширяется сильнее.

Использование «незамерзайки» имеет смысл в том случае, если дом в зимний период отапливается нерегулярно с большими перерывами. В этом случае воду пришлось бы постоянно сливать, чтобы трубы не разорвало при перемерзании.

Заключение

Устройство безнасосной системы отопления позволяет сделать свой отапливаемый дом энергонезависимым на случай перебоев с электропитанием. Такая система подключается к отопительному котлу без электрооборудования для регулировки мощности или к обычной твердотопливной печи с водяным теплообменником в топочной камере.