От чего зависит эффективность системы отопления в частном доме

Как определить текущую теплоотдачу

Для расчета теплоотдачи необходимы следующие исходные данные:

температура теплоносителя;
коэффициент теплопроводности батареи (указан в инструкции);
площадь секций.

Чтобы получить коэффициент теплоотдачи, нужно перемножить приведенные показатели. При этом на данный параметр оказывают влияние несколько факторов. К числу последних относится способ подключения батареи к системе отопления. Оптимальным вариантом считается случай, когда подводящая труба подсоединена сверху, а выходящая — на другой стороне, снизу. При таком способе подключения теплопотери из-за данного фактора сводятся к нулю.

Также нужно учитывать тип материала, из которого изготовлена батарея:

Чугун. Теплоотдача одной секции таких радиаторов составляет 50-60 Ватт при температуре теплоносителя 80 градусов.
Сталь. Металл в сочетании с особой конструкцией радиаторов обеспечивает передачу тепла посредством излучения и конвекции. Это возможно благодаря тому, что к отопительному прибору дополнительно привариваются стальные ребра. Последние в данном случае выступают в качестве конвектора. Однако сталь быстро остывает, вследствие чего при снижении температуры теплоносителя температура в помещении резко падает.
Алюминий. Теплоотдача одной секции радиаторов из данного металла достигает 200 Ватт. Однако алюминиевые батареи применяются редко. Связано это с тем, что металл при постоянном контакте с загрязненной водой покрывается ржавчиной.

Наиболее эффективными считаются биметаллические отопительные приборы. Но такие изделия стоят дороже остальных.

Виды пластиковых труб для отопления

В настоящее время производители предлагают несколько типов пластиковых труб для автономного теплоснабжения. Разница между ними заключается в использованных материалах, которые в итоге определяют их свойства. Поэтому до того как сделать пластиковое отопление своими руками обязательно необходимо ознакомиться с характеристиками труб.

Металлопластиковые трубы для отопления

Применяющиеся виды пластиковых труб для отопления можно разделить на три типа – металлопластиковые, полипропиленовые и изделия из сшитого полиэтилена. Каждый из этих видов обладает уникальными эксплуатационными свойствами. Выбор определяется изначальными характеристиками отопления – давление, возможные перепады температур, интенсивность эксплуатации и т.д. Поэтому для изготовления качественного пластикового отопления в частном доме рассмотрим наиболее значимые параметры:

Температурный режим работы. Наименьшим сохранением жесткости обладают трубы из сшитого полиэтилена – деформация начинается уже при +80°С. Армированные модели полипропиленовых изделий имеют больший температурный порог – до +90°С. Лучшими показателями характеризуются металлопластиковые трубы – до +95°С;
Надежность соединения. Меньшим показателем надежности обладает водяное отопление из металлопластиковых труб. Зажимные соединения подвержены разгерметизации при резких скачках давления. Такими же отрицательными свойствами обладают трубы из сшитого полиэтилена. Для автономного или централизованного пластикового отопления своими руками рекомендуется использовать полипропиленовые трубы, которые соединяются методом пайки;
Долговечность. При соблюдении норм эксплуатации время безремонтной работы разводки пластикового отопления может составлять 20-25 лет. Однако этот показатель напрямую зависит от характеристик отопления и множества внешних факторов.

Специалисты советуют выбрать пластиковые трубы для отопления из полипропилена. Они имеют оптимальные показатели стоимости, надежности и могут быть установлены самостоятельно.

Полипропиленовые трубы для отопления

Определяющими показателями при выборе этого типа трубопроводов являются диаметр изделия и тип армирования. Для сохранения жесткости пластиковой оболочки при воздействии высоких температур при изготовлении армированных пластиковых трубы для отопления могут быть использованы следующие материалы:

Фольгированный алюминий. Недостатком этого вида армирования является вероятность отслоения пластика от усиливающего слоя. Это происходит при несоблюдении технологии изготовления труб;
Стекловолокно. Относительно новый материал, который характеризуется высокой степенью надежности. Единственным недостатком пластиковые трубы для отопления, армированных стекловолокном, является высокая стоимость.

Учитывая большое количество видов пластиковых труб для отопления как по материалу изготовления, так и по торговым маркам, при выборе нужно обращать внимание на их внешний вид и маркировку. Знание последнего позволит правильно определиться с типом пластиковых труб для конкретной системы отопления

5 Сборка системы отопления с естественной циркуляцией

Строительство системы с естественной циркуляцией начинается с выбора места для установки котла. Источник тепла должен стоять в угловой комнате, размещаясь в самой нижней точке разводки. Ведь батареи пойдут по внутреннему периметру, вдоль несущих стен, причем даже последний радиатор должен располагаться немного выше котла. После того, как место для котла выбрано, можно приступать к его установке. Для этого стену в зоне размещения обкладывают кафелем, а на пол набивают либо лист оцинковки, либо панель из плоского шифера. Следующий этап – монтаж дымохода, после чего можно ставить сам котел, подключая его к вытяжной трубе и топливопроводу (ели таковой имеется).

Дальнейший монтаж осуществляется по направлению движения теплоносителя и реализуется по следующей схеме. Вначале под окнами развешивают батареи. Причем верхний патрубок последнего радиатора должен располагаться выше напорного выхода из котла. Величина возвышения рассчитывается, исходя из пропорции: один погонный метр разводки равен 2 сантиметрам возвышения. Предпоследний радиатор вешают на 2 см выше последнего и так далее, до первой батареи по ходу движения теплоносителя.

Когда нужное количество батарей уже висит на стенах дома, переходят к сборке разводки. Для этого необходимо присоединить к напорному патрубку (или штуцеру) котла 30-сантиметровый участок горизонтального трубопровода. Затем к этому участку пристыковывают вертикальную трубу, поднятую на высоту потолка. В этой трубе на вертикальную линию накручивают тройник, обеспечивая переход в горизонтальный уклон и обустройство места врезки расширительного бачка.

Принцип работы системы отопления с принудительной циркуляцией

Для монтажа бачка используют вертикальный штуцер тройника, а к свободному отводу прикручивают второй горизонтальный участок напорной трубы, который тянут под уклоном (2 см на 1 м) до первого радиатора. Там горизонталь переходит во второй вертикальный участок, спускающийся к патрубку радиатора, с которым трубу и стыкуют, используя цанговый фитинг с резьбовым сгоном.

Затем нужно объединить верхний патрубок первого радиатора с соответствующим разъемом второго. Для этого используют трубу соответствующей длины и 2 фитинга. После этого таким же образом соединяют нижние патрубки радиаторов. И так далее, до стыковки предпоследней и последней батареи. В финале нужно вмонтировать в верхний свободный штуцер последней батареи краник Маевского и подключить к нижнему свободному разъему этого радиатора обратную трубу, которую заводят в нижний патрубок котла.

Простейший способ расчета

Этот способ расчёта в интернете рекомендуют чаще других. Проще, надо полагать, действительно не придумать.

Исходят из того, что для полноценного отопления жилья с высотой потолков в пределах 2,5÷3,0 метра и достаточно качественной термоизоляцией всех основных конструкций, необходимо затратить 100 ватт тепловой энергии на каждый один квадратный метр площади помещения.

100 Вт на 1 м² — многие считают именно так, хотя получающийся результат порой очень далек от истинного

В качестве «производной» от подобного подхода можно рассматривать «норму» и исходя от объёма помещения.

— Так, в частном доме с качественным утеплением и современными окнами со стеклопакетами можно считать их соотношения 34 Вт тепловой энергии на каждый кубометр объёма.

— В панельном доме городской массовой застройки тепла потребуется больше – 41 ватт на кубометр.

Просто и быстро! Считаем по площади (или объему) необходимое количество тепла для каждого помещения. А затем суммирование всех результатов даст нам общую тепловую мощность, которая требуется для отопления дома. К ней можно добавить порядка 20 или 25% эксплуатационного запаса – и ответ готов!

Действительно, несложно. Но насколько это точно?

Даже человеку, весьма далекому от строительства и теплотехники, может показаться подозрительной уж слишком высокая «универсальность» подобного метода. Согласитесь, одно дело проводить расчет отопительной системы для дома, скажем, в Ханты-Мансийске, и другое – для такого же по площади, но на Кубани. Ни слова не говорится о количестве и качестве окон, а ведь это – одна из основных «магистралей» утечки тепла из помещений. Не принимаются в расчет состояние системы утепления, тип перекрытий, то, с чем соседствует помещение по горизонтали и вертикали. И многое другое …

В результате таких расчетов вполне могут получиться две крайности:

Одна очень неприятная, когда система отопления попросту не справляется со своими обязанностями.
Другая – это избыточная мощность приобретённого и установленного оборудования, которая практически всегда остается невостребованной. А это – лишние затраты на более дорогие модели мощных котлов, на большее количество радиаторов. Да и не особо полезно для техники, когда она постоянно работает с очень большой «недогрузкой».

Выполненные с чрезмерно большими погрешностями расчеты могут привести с неэффективности создаваемой системы отопления

Одним словом, назвать такой подход рациональным – сложно. И рачительный хозяин все же предпочтет более точные вычисления.

Правильный выбор котла для закрытой системы

Отопительная система закрытого типа может функционировать в автономном режиме. Специалисты рекомендуют устанавливать автоматические котлы, которые осуществляют работу по параметрам, установленным после монтажа. В таком случае не требуется никакого вмешательства со стороны хозяев, что является очень удобным.

Основные разновидности котлов, в зависимости от топлива, на котором они работают:

газовые;
электрические;
на жидком топливе;
на твёрдом топливе.

Наиболее подходящим вариантом, для закрытой отопительной коммуникации являются котлы, использующие в качестве топлива газ. При монтаже газового котла для закрытой отопительной конструкции существует возможность подключения к системе комнатного термостата. Этот прибор позволяет выставлять необходимую температуру в отапливаемых помещениях, причём точность температуры является очень высокой (до одного градуса).

К некоторым разновидностям котлов можно подключить специальные датчики погоды, которые устанавливаются снаружи здания и передают информацию о погоде. По их показаниям котёл регулирует мощность и скорость нагрева теплоносителя.

Закрытую систему для обогрев дома можно организовать с любым типом котла, в том числе и электрического

Стоит также сказать несколько слов о моделях, которые функционируют на электрической энергии. Существует три типа таких котлов:

обычные котлы, включающие в себя трубчатый электронагреватель (ТЭН);
индукционные;
электродные.

Два последних типа считаются более компактными и выгодными, с финансовой точки зрения. Кроме этого, они обладают меньшим коэффициентом инерционности, что также является неоспоримым плюсом.

Самыми универсальными на сегодняшний день считаются котлы, которые используют в качестве топлива твёрдые или жидкие материалы.

Твердотопливные котлы имеют возможность организации автоматического контроля за процессом горения, однако, из-за специфики топлива эффективность такой автоматической системы будет ниже.

Расчёт мощности этого устройства производится довольно просто, но и здесь есть свои нюансы. Специалисты советуют подбирать котёл, руководствуясь таким расчётом: на 1 м² площади необходимо 100 Ватт мощности. Желательно подбирать котёл с мощностью несколько выше. Это обусловлено тем, что бывают аномально холодные зимы. Запас мощности должен составлять примерно 30–50%.

Выбор котлов для отопления частного дома

Отопительные приборы, которые использует схема системы отопления дома, могут быть следующих видов:

Ребристые или конвективные;
Радиационно-конвективные;
Радиационные. Радиационные отопительные приборы редко используются для организации отопительной системы в частном доме.

Современные котлы обладают характеристиками, которые приведены в следующей таблице:

Когда осуществляется расчет отопления в деревянном доме, данная таблица может вам в некоторой степени помочь. При монтаже отопительных приборов нужно соблюдать некоторые требования:

Расстояние от отопительного прибора до пола должно составлять не меньше, чем 60 мм. Благодаря такому расстоянию домашнее отопление схема позволит провести уборку в труднодоступном месте.
Расстояние от прибора отопления до подоконника должно быть минимум в 50 мм, чтобы радиатор в случае чего можно было без проблем снять.
Ребра приборов отопления должны быть расположены в вертикальном положении.
Желательно отопительные приборы монтировать под окнами или возле окон.
Центр прибора отопления должен совпадать с центром окна.

Если в одной комнате находится несколько отопительных приборов, то они должны быть расположены на одном и том же уровне.

Система отопления на твердом и жидком топливе

Ориентировочный расчет топлива.

Эффективное отопление — это залог уюта в любом доме, особенно это касается холодного периода года. Батареи, радиаторы — все это на сегодня очень актуально, но имеются и более классические способы обогрева помещения. К ним можно отнести использование твердого и жидкого топлива. Преимуществом отопления на твердом сырье является то, что не нужно использовать для этого источники электроэнергии. Вид теплоносителя в данном случае доступен практически всем. Большой же недостаток заключен в необходимости специального помещения для использования отопительного оборудования (котлов). В качестве топлива может использоваться уголь, дрова и другие материалы. Их тоже нужно приобретать.

Такая система непостоянна. Тепло быстро уходит, а она требует сжигания все новых порций топлива. Подобное оборудование загрязняет атмосферный воздух и воздух помещения, ухудшая тем самым микроклимат помещения. Наиболее распространенным в настоящее время является водяное отопление дома или квартиры. В этом случае для дома будет характерно равномерное прогревание воздуха и поверхностей. Оборудование включает радиаторы, температуру их поверхности регулировать просто. Радиаторы предназначены для распределения тепла. Водяное отопление имеет и свои минусы. В первую очередь это высокое гидростатическое давление в трубах, непостоянство теплоотдачи, возможность замерзания воды при аварийных ситуациях.

Классификация водяных отопительных систем по принципу работы

По принципу работы отопление имеет естественную и принудительную циркуляцию теплоносителя.

С естественной циркуляцией

Используют для обогрева небольшого дома. Теплоноситель перемещается по трубам благодаря естественной конвекции.

Фото 1. Схема водяной отопительной системы с естественной циркуляцией. Трубы необходимо устанавливать под небольшим уклоном.

По законам физики тёплая жидкость поднимается вверх. Вода, нагреваясь в котле, поднимается, после чего спускается по трубам к последнему радиатору в системе. Остывая, вода поступает в трубу обратки и возвращается в котёл.

Использование систем, работающих с помощью естественной циркуляции, требует создание уклона — это упрощает перемещение теплоносителя. Длина горизонтальной трубы не может превышать 30 метров — расстояние от крайнего в системе радиатора до котла.

Такие системы привлекают своей дешевизной, не требуется покупать дополнительное оборудование, практически не издают шума, когда работают. Минус в том, что трубы нужны большого диаметра и укладываться максимально ровно (в них почти нет давления теплоносителя). Невозможно обогреть большое здание.

Схема с принудительной циркуляцией

Схема с использованием насоса сложнее. Здесь, кроме батарей отопления, устанавливают циркуляционный насос, перемещающий теплоноситель по отопительной системе. В ней давление выше, поэтому:

Можно укладывать трубы с изгибами.
Проще обогреть большие здания (даже в несколько этажей).
Подойдут трубы малого диаметра.

Фото 2. Схема системы отопления с принудительной циркуляцией. Для перемещения теплоносителя по трубам используется насос.

Нередко эти системы делаются замкнутыми, что избавляет от попадания воздуха в отопительные приборы и теплоноситель — наличие кислорода приводит к коррозии металла. В такой системе необходимы закрытые расширительные бачки, которые дополняют предохранительными клапанами и устройствами для сброса воздуха. Они обогреют дом любого размера и более надёжны в работе.

Способы монтажа

Для маленького дома, состоящего из 2—3 комнат, используют однотрубную систему. Теплоноситель перемещается последовательно по всем батареям, доходит до последней точки и возвращается по обратной трубе назад в котёл. Батареи подключаются снизу. Минус в том, что дальние комнаты прогреваются хуже, так как в них поступает уже слегка остывший теплоноситель.

Более совершенны двухтрубные системы — к дальнему радиатору укладывается труба, и от неё делают отводы к остальным радиаторам. Теплоноситель на выходе из радиаторов поступает в обратную трубу и перемещается в котёл. Эта схема равномерно прогревает все помещения и позволяет отключить ненужные радиаторы, но основной минус — сложность монтажа.

Коллекторное отопление

Основной минус одно- и двухтрубной системы — быстрое охлаждение теплоносителя, у коллекторной системы подключения этого недостатка нет.

Фото 3. Система водяного коллекторного отопления. Используется специальный распределительный узел.

Главным элементом и основой коллекторного отопления является особый распределительный узел, называемый в народе гребёнка. Специальная сантехническая арматура, необходимая для распределения теплоносителя по отдельным магистралям и независимым кольцам, циркуляционный насос, приборы, обеспечивающие безопасность и расширительный бак.

Коллекторный узел для двухтрубной системы отопления состоит из 2 частей:

Входной — его подключают к нагревательному устройству, где он принимает и распределяет по контурам горячий теплоноситель.
Выходной — подключают к обратным трубам контуров, необходим для сбора охлаждённого теплоносителя и подачи его в котёл.

Основное отличие коллекторной системы — любая батарея в доме подключена независимо, что позволяет регулировать температуру каждой или отключить её. Иногда используют смешанную разводку: к коллектору подключают независимо несколько контуров, но внутри контура батареи подключены последовательно.

Теплоноситель доставляет до батарей тепло с минимальными потерями, КПД этой системы увеличивается, что позволяет использовать котёл меньшей мощности и тратить меньше топлива.

Но и коллекторная система обогрева не лишена недостатков, к ним относится:

Расход трубы. Потребуется потратить в 2—3 раза больше трубы, чем при последовательном подключении батарей.
Необходимость установки циркуляционных насосов. Требует повышенного давления в системе.
Энергозависимость. Не стоит использовать там, где возможны перебои электроснабжения.

Как выбрать расширительный бак

Замкнутый тепловой контур оснащается мембранным расширительным баком. В эту емкость собирается излишек воды или антифриза, образующийся при нагреве. Внутри сосуда установлена полимерная или резиновая мембрана, отгораживающая воздушную полость. При нагревании объем теплоносителя увеличивается, он поступает внутрь бака, прижимает мембрану и занимает пространство, где был воздух. При снижении температуры жидкость уменьшается в объеме и уходит обратно в трубы.

Существует два типа расширительных баков:

ремонтопригодные – со съемной мембраной;
неразъемные – дешевые, которые нельзя починить при поломке.

При покупке обращайте внимание на цвет бака: для отопления подходят только резервуары красного цвета, голубые годятся лишь для водоснабжения. Для расчета параметров расширительного бака нужно знать объем циркулирующей жидкости

Этот показатель складывается из количества теплоносителя в котле, трубах и радиаторах отопления

Для расчета параметров расширительного бака нужно знать объем циркулирующей жидкости. Этот показатель складывается из количества теплоносителя в котле, трубах и радиаторах отопления.

Проведем примерный расчет отопительной системы, состоящей из котла, 250 метров труб и шести 8-секционных биметаллических радиаторов.

Для расчета объема жидкости в трубах нужно измерить их внутренний радиус. Допустим, диаметр трубопровода составляет 16,6 мм, значит, радиус равен 8,3 мм. Для правильности расчета переведем длину труб в миллиметры: 250 м = 250000 мм.

Объем жидкости в отопительных контурах подсчитаем по формуле:

V = π*r2*L, в которой:

π – 3,14;
d – внутренний диаметр;
L – общая длина отопительных контуров.

Подставляем данные в формулу

3,14*8,32*250000 = 54078650 куб. мм, или округленно 54,1 л.

Чтобы подсчитать объем теплоносителя в батарее, нужно посмотреть в паспорте отопительного прибора емкость секции. Например, для заполнения 1 секции биметаллической модели от компании «Теплоприбор» БР1-500 понадобится 0,21 л жидкости.

Радиаторы ТЕПЛОПРИБОР

Гарантия
до 15 лет

Мощность
до 191 Вт

Срок службы
от 25 лет

Смотреть видео

Считаем общее количество воды в шести 8-секционных радиаторах:

6*8*0,21 = 10,8 л.

Объем жидкости в котле указан в его паспорте. Этот показатель, в зависимости от размеров и конструкции котлоагрегата, может быть от 3 от 30 литров. Допустим, у нас котел со внутренним объемом в 10 л.

Чтобы подсчитать суммарное количество жидкости в теплокоммуникациях, нужно сложить ее объем в трубах, батареях и котле.

Получаем:

Общий объем теплоносителя = 10 л (котел) + 54,1 л (трубы) + 10,8 л (радиаторы) = 74,9 л.

Объем, выдавливаемый при нагреве в расширительный бак, зависит от состава залитого теплоносителя.

Таблица изменения объема жидкости при нагревании.

Жидкость	Увеличение объема, %
Вода	4,0
Этиленгликоль 10%	4,4
Этиленгликоль 15–20%	4,8

Допустим, в наш отопительный контур залита вода. Тогда при нагреве ее объем увеличится на 4% и составит 74,9 * 4% = 2,996 мл (примерно 3 л). То есть нужен расширительный бак объемом не менее 3 литров.

Желателен запас в 10–15% на случай погрешности в расчетах или замены батарей более мощными. Поэтому лучше купить четырехлитровую модель. Установить бачок большего объема можно, меньшего – нельзя. Будут постоянные скачки давления, отключения котла, поломки запорной арматуры.

Расширительный бак в частный дом лучше покупать большего размера с расчетом под 20% этиленгликоль. Тогда можно будет при необходимости залить в трубы незамерзающий носитель без переоборудования теплосистемы.

При отсутствии данных о трубах и батареях объем теплоносителя считают по мощности котла. На 1кВт приходится 15 л жидкости. Например, в теплокоммуникации, оснащенные котлоагрегатом на 10 кВт, входит примерно 150 л. От этих данных считают объем бака. Такой расчет – очень приблизительный, и пользоваться им можно только в крайнем случае.

Выбор распределительного коллектора

Использование распределительного коллектора удобно и практично, обладает рядом преимуществ. Чтобы правильно выбрать распределительный коллектор нужно заранее знать, какие отопительные приборы будут к нему подключены, от этого зависит, какие дополнительные приспособления вам понадобятся и сам тип коллектора.

Лучше выбирать производителей, зарекомендовавших себя на рынке, изучить отзывы покупателей о продукции, проконсультироваться с несколькими продавцами на тему одного и того же коллектора.

Какими бы не были ваши возможности, вы должны помнить, что цена на качественный распределительный коллектор и комплектующие к нему не может быть низкой.

Особенности и преимущества

Отопительные системы различаются по конфигурации расширительного бака — специальное емкости, компенсирующей тепловое расширение теплоносителя. Открытый бак устанавливается в гравитационной системе — жидкость по трубам движется без установки циркуляционного насоса на отопление. Перемещение теплоносителя происходит за счет естественной циркуляции среды, меняющей плотность при нагреве и под воздействием силы тяжести.

Особенность закрытой системы — использование расширительного бака закрытого типа, который представляет собой герметичную емкость, оснащенную эластичной мембраной внутри. За счет этого обеспечивается эффективная работа под давлением и исключается контакт жидкости с воздухом.

Внутреннее устройство расширительных баков закрытого типа

С принудительной циркуляцией

Система отопления закрытого типа в частном доме может иметь в составе циркуляционный насос, заставляющий теплоноситель активно перемещаться, максимально прогревая все приборы отопления или контур теплого пола.

Закрытая система отопления с принудительной циркуляцией имеет ряд преимуществ:

нагрев жидкости, находящейся под давлением, происходит быстрее;
снижается риск завоздушивания трубопровода и радиаторов;
предотвращается испарение теплоносителя (что особенно важно при использовании антифриза), проникновения в жидкость кислорода, провоцирующего коррозию металлических элементов системы;
за счет монтажа мембранного бака внизу рядом с котлом, а не в верхней точке контура, как в открытых системах, упрощается монтаж и обслуживание;
движение жидкости под небольшим давлением упрощает расчет и монтаж трубопровода — в отличие от гравитационной системы, в данном варианте нет жестких требований к углу наклона труб и можно использовать трубы меньшего диаметра;
отсутствует необходимость использовать трубы большого диаметра и монтировать их открытым способом, чтобы иметь доступ к любому участку системы для ликвидации воздушных пробок.

Пример с индукционным котлом

Система отопления частного дома с циркуляционным насосом и мембранным расширительным баком обеспечивает более качественный обогрев помещений по сравнению с гравитационной. Но при этом имеет один существенный недостаток — энергозависимость. Работа насоса требует электричества, поэтому данный вариант не подходит для построек в удаленной местности с недостаточно качественным электроснабжением или полным его отсутствием.