Схемы отопления частного дома для обустройства своими руками

Владельцы частных домов свободны в выборе способа обогрева жилища, поскольку в своих индивидуальных застройках они сами устанавливают автономные системы отопления (далее СО). Доминирующими по популярности среди «частников» являются СО с водяным теплоносителем, превосходящие по технико-экономическим показателям варианты отопления паром, воздухом или газом.

Частный дом с коммуникациями системы отопления

На рисунке показан дом современной постройки, оснащенный многочисленными трубными разводками от котла для обслуживания комплекса батарей отопления, системы теплых полов, бойлера косвенного нагрева и потребителей горячего водоснабжения.

В практике индивидуального домостроения применение водяного отопления частного дома базируется на использовании проверенных десятилетиями схем СО, отличающихся между собой отдельными специфическими признаками.

Естественно, что при проектировании дома, в расчете всех его функциональных систем учитываются новые тенденции в обустройстве жилища и его обслуживании. При монтаже коммуникаций и установке оборудования для водяного отопления внедряются новые технологические способы и материалы. Чего стоят, например, настоящая экспансия полимерных трубопроводов, настойчиво вытесняющих стальные трубы, или переход монтажных бригад на использование инверторных сварочных аппаратов взамен сварочных монстров со шлангами и кабелями.

Принцип работы СО с водяным теплоносителем

Обогрев жилых помещений индивидуальных застроек способом водяного отопления осуществляется посредством циклического движения водяного теплоносителя по замкнутому контуру «котел – приборы отопления – котел».

Процесс циркуляции воды по трубопроводам контура осуществляется в следующей последовательности:

• теплоноситель нагревается в котле до высокой температуры, регламентированной теплотехническим расчетом параметров теплосети;
• побуждаемый к движению в трубопроводах теплотрассы за счет конвекции (естественная циркуляция) или при нагнетании избыточного давления циркуляционным насосом (принудительная циркуляция) водяной поток в соответствии с выбранной схемой разводки протекает через отопительные приборы, отдавая им часть тепловой энергии для обогрева окружающей обстановки;
• остывший теплоноситель, покидающий приборы отопления, поступает обратно в котел для повторного нагрева и возобновления циклического движения по замкнутому кругу.

Техническая реализация обогрева жилья с использованием круговорота водяного теплоносителя в замкнутом отопительном контуре обеспечивается при участии трех основных функциональных элементов:

1. котла отопления, необходимого для нагрева воды;
2. отопительных приборов, передающих тепловую энергию горячей воды в окружающую обстановку для непосредственного обогрева жилья;
3. трубопроводов контура циркуляции, по которому циркулирует вода.

На рисунке приведен эскизный проект распределения водяного теплоносителя в индивидуальной постройке.

Эскизный проект распределения водяного теплоносителя в частном доме

Чтобы сделать из системы отопления по-настоящему работоспособный, автоматически  управляемый комплекс, при проектировании здания разработчики включают в схему отопления дополнительные элементы и блоки:

• бак расширительный, компенсирующий повышение давления в СО и собирающий излишки влаги, объем которых возрастает при нагреве жидкости;
• насос циркуляционный или насосную группу для нагнетания избыточного давления при монтаже СО на принудительном способе циркуляции;
• запорную и регулирующую арматуру, обеспечивающие в автоматическом режиме рабочие параметры теплосети в соответствии с гидравлическим и теплотехническим расчетом;
• группу безопасности, состоящую из манометра, воздухоотводчика и клапана сброса давления, обеспечивающую выход котла на рабочий режим без перегрева и вскипания теплоносителя;
• фильтры тонкой и грубой очистки, защищающие котел от механического сора из радиаторов отопления.

На рисунке приведена схема водяного отопления двухэтажного дома, в которую включены все вышеперечисленные функциональные элементы.

Схема водяного отопления двухэтажного дома

Варианты систем водяного отопления

Самостоятельное обустройство СО в своем доме вовсе не означает, что домовладелец обязан все сделать собственноручно. Точный расчет рабочих параметров системы отопления с учетом тепловых потерь строения, монтаж оборудования и коммуникаций, пуско-наладку можно поручить сторонним специалистам, но в каждом вопросе владелец жилища должен прекрасно разбираться, поскольку принятие решения остается за ним. У него не должно быть явных сомнений, только здравый расчет и четкое понимание конкретной ситуации.

Для частного дома рекомендуется следующая последовательность подготовки к обустройству системы отопления:

1. Подбор отопительного котла с учетом доступности того или иного типа энергоносителя в данном регионе. Расчет мощности котельного агрегата, соответствующей рассчитанным заранее показателям теплопотерь здания.
2. Выбор варианта циркуляции воды в замкнутом контуре отопления. По способу побуждения движение жидкости может быть принудительным или естественным.
3. Выбор схемы конструктивной реализации отопительной системы. Выполнение монтажа системы может проводиться по одноконтурной или двухконтурной схеме разводки трубопроводов.

• с типом разводки теплотрассы (верхний или нижний);
• со схемой движения теплоносителя (тупиковое или попутное);
• с потребной  протяженностью трубопровода.

Выбор котла для СО

Подборка котла для домашней котельной с водяным отоплением должна учитывать несколько основных моментов.

Цена и доступность энергоносителя

Оптимальным выбором является природный газ от центральной магистрали. Его с успехом может заменить сжиженная пропан-бутановая смесь, поставляемая в баллонах.

На фото показана домашняя котельная с газовым котлом отопления.

Газовый котел в системе отопления частного дома

Неоспоримыми достоинствами котлов на магистральном газе являются:

• высокий КПД;
• длительный ресурс безаварийной работы;
• простота обслуживания.

Из недостатков газовых котлов на природном газе можно отметить следующие факторы:

• необходимость получения разрешения от госорганов на монтаж котла;
• при скачках давления агрегат может отключаться;
• шум, сопровождающий работу топливного агрегата.

При отсутствии газового топлива рынок котельного оборудования предлагает:

• твердотопливные котлы, сжигающие уголь, дрова, пеллеты, торф и другие виды твердого топлива. Для них не нужно разрешений на установку, эти котлы просты в эксплуатации и легко ремонтируются. Большим минусом твердотопливных котлов являются сложности по заготовке топлива и обслуживанию;
• жидкотопливные агрегаты, работающие на дизельном топливе, керосине, солярке, отработке, мазуте. Из-за высокой стоимости оборудования и топлива уступают в популярности другим типам отопительных котлов;
• электрические котлы, нагревающие водяной теплоноситель сетевой электроэнергией. Довольно популярны благодаря невысокой стоимости оборудования, простоте его монтажа и обслуживания. К негативным моментам относят высокие тарифы на электроэнергию, выходы из строя автоматики, энергозависимость аппаратуры.

Предназначение котла в ОС

В зависимости от предназначения котлы для частных домов производятся двух типов:

• одноконтурные модели – только для отопления;
• двухконтурные модели – отопление плюс горячая вода для санитарно-хозяйственного пользования.

Площадь обогрева помещений

Котел выбирается из расчета 1 кВт паспортной мощности на 10 кв. метров площади жилища, которое необходимо отапливать. В этом эмпирическом показателе учтена высота комнаты не более 3 метров. Усредненные значения мощности котельного агрегата в зависимости от отапливаемой площади:

• для площади от 60 до 200 кв.м рекомендуется мощность котла не более 25 квТ;
• площадь от 200 до 300 кв.м – мощность от 25 до 3 кВт;
• для 300-600 кв. м – от 35 до 60 кВт.

Виды циркуляции в контуре СО

Движение теплоносителя в замкнутом контуре домашней системы отопления обеспечивается двумя разными способами побуждения:

• за счет разницы плотностей горячего и холодного водяного теплоносителя – естественная циркуляция;
• при нагнетании циркуляционным насосом избыточного давления в системе – принудительная циркуляция.

Схема отопления помещения способом естественной циркуляции

Контур естественной циркуляции функционирует без включения в теплотрассу специального нагнетающего оборудования. Вода нагревается в котле, поднимается кверху (трубы красного цвета), проходит через радиаторы и, отдав им свое тепло, возвращается в котел (синие трубы) для нагрева.

К очевидным преимуществам для самостоятельного обустройства систем отопления с естественной циркуляцией (их еще называют гравитационными и самотечными СО) относятся следующие факторы:

• энергонезависимость отопления, что особо важно в регионах с нарушениями работы электрических сетей;
• отсутствие дорогостоящего насосного оборудования.

Из недостатков самотечной схемы отметим:

• необходимость тщательного расчета циркуляционного напора на этапе проектных работ, чтобы обеспечить нормальное перемещение теплоносителя в трубопроводах;
• использование только металлических труб диаметром не менее дюйма, что удорожает стоимость монтажа;
• строгое соблюдение монтажных уклонов (не менее 5 мм на каждом метре) на горизонтальных участках теплотрассы;
• невозможность сделать локальное отключение радиатора или участка теплотрассы при необходимости замены батареи или труб.

Схема отопления с принудительной циркуляцией

Контур с принудительной циркуляцией в системе отопления более универсальный, поскольку избыточное давление от циркуляционного насоса, включенного в схему согласно расчета его мощности, позволяет подачу теплоносителя по любой разводке теплотрассы без каких-либо ограничений. Более того, монтаж схемы с принудительным побуждением позволяет регулировать температуру каждого отдельного радиатора  системы и отключать локальные участки теплотрассы без остановки работы СО.

Однотрубные и двухтрубные схемы СО

На рисунке показаны схематичные варианты однотрубной и двухтрубной систем отопления для частного двухэтажного дома.

Схемы однотрубной и двухтрубной СО

Монтаж однотрубной СО предполагает последовательное подключение всех отопительных приборов к одному трубопроводу. Горячий теплоноситель (красная линия) по пути движения отдает тепло радиаторам и к последней батарее приходит уже порядком остывший. Эффективность работы последнего радиатора всегда ниже по сравнению с остальными. Главными достоинствами однотрубной схемы являются:

• несложный тепловой и гидравлический расчет схемы;
• экономия материалов для монтажа теплотрассы;
• простота монтажа, позволяющая своими силами обустроить разводку системы отопления от котла до радиаторов.

К недостаткам относятся:

• неравномерный обогрев здания;
• невозможность регулировки тепла от каждого радиатора.

Для двухтрубной системы используются две ветки трубопроводов. По одной ветке (красная линия на рис.) осуществляется подача горячей воды в радиаторы, другая ветка, названная «обраткой», собирает остывшую воду и доставляет ее в котел (синяя линия). В числе преимуществ перед однотрубной схемой называют:

• возможность приостановки работы отдельного теплоприбора без прекращения циркуляции во всем контуре;
• одинаковый нагрев всех батарей отопления независимо от их расположения относительно стояков;
• удобство регулировки температуры во всех комнатах.

Недостатками этой схемы считаются:

• сложный монтаж;
• сложность самостоятельного расчета и проектирования системы;
• более материалоемкая разводка трубопроводов.

Коммуникации системы отопления частного дома

Видео про схемы

Нюансы монтажа однотрубной системы отопления без ошибок представлены в этом видео.

Система отопления частного дома является сложной конструкцией, ничуть не уступающей коммуникациям многоквартирного дома. Владельцу дома необходимо разбираться во всех нюансах монтажа и пуско-наладки оборудования для отопления своего жилища. Тогда задача самостоятельной установки у себя дома надежной отопительной системы не покажется невыполнимой.