Отопление в деталях: что нужно знать о системе отопления частного дома

В климатических условиях России, строение переходит в разряд пригодных для жилья после монтажа системы отопления. Общие представления о ней, не распространяются на принципы эффективного функционирования частного дома, а между тем при грамотном проектировании, затраты на отопление можно снизить на порядок!

Принципиальная схема отопления частного дома

Существуют два типа отопления, один из них с внешним источником и системой доставки тепловой энергии к потребителю, другой с внутренней генерацией тепла. Ко вторым относятся электрические комплекты напольного обогрева, камины и буржуйки, в них тепло генерируется сразу, в помещении требующим обогрева. А вот в первую группу относятся все остальные системы. Они более актуальны и эффективны для отопления частного дома.

Модели с внешней генерацией тепла, устроены до чрезвычайности просто, и функционируют на базовых физических принципах:

  1. Вода нагревается в котле;
  2. По трубам поднимается в расширительный бак;
  3. Самотёком она стекает обратно в котёл, но проходя через радиаторы по трубам, отдаёт тепло в целевые комнаты.

Циркуляция теплоносителя естественная, и не требующая подключения насоса, значит, такая модель автономна.

Разновидности водяного отопления

Концептуальной особенность водяного отопления является количество труб в одном контуре. Самый простой и дешёвый вариант – однотрубный; более сложный, но работающий гораздо эффективнее – двухтрубный.

Однотрубный контур

Чрезвычайная простота конструкции, сказывается на эффективности обогрева. Устройство и принцип работы следующие:

  1. Из котла выходит труба, и разветвляясь по квартире возвращается обратно;
  2. Радиаторы отопления врезаются в контур последовательно;
  3. Отдача тепла происходит неравномерно!

На примере это понимается легче. Допустим в частном доме с однотрубной системой, надо прогреть 4 комнаты. В каждой из них проведена установка одной батареи отопления.

Вода, выходя из котла имеет температуру 100˚C. Последовательно отдавая тепло в каждом помещении, распределение энергии будет выглядеть приблизительно так:

  • В первой комнате радиаторы нагреются до 95˚C,
  • Во вторую комнату теплоноситель поступит с температурой 85 ˚C;
  • В третьей комнате у воды будет температуры 75 ˚C;
  • Дойдя до четвёртого радиатора, вода остынет до 65 ˚C.

В этой концепции теплораспределения, фундаментальный изъян невозможно нивелировать даже добавлением секций к каждому следующему радиатору. Ведь температура теплоносителя от этого не повысится.

ВАЖНО: интеграция насоса для принудительной циркуляции, полностью ликвидирует этот недостаток.

Но для работы циркуляционного насоса требуется электропитание, что априори повышает стоимость отопления, да и цена на весь комплекс работ заметно увеличится.

Двухтрубный контур

В этой схеме, теплоноситель из котла поступает в каждый радиатор отопления напрямую, т.е. имея одинаковую температуру, по одной трубе. А назад возвращается по другой.

У такой концепции отопления есть только два недостатка, которые при профессиональной оценке, видятся вымышленными:

  1. Увеличение стоимости материалов.
  2. Усложнение работ.

Фактически, стоимость материала увеличится только на цену труб второго контура. А их объёмная доля в стоимости всей системы не превышает 10%.

Сложность монтажа тоже условное определение: «Глаза боятся, а руки делают».

Но у двухконтурной системы есть градация по типу реализации разводки. Она может быть Лучевой или Стандартной.

Преимущество Лучевой (или Коллекторной) разводки в независимости теплоподачи, каждый контур можно отключить для ремонта или замены. Но стоимость проекта вырастает на 30-50%!

Из чего состоит система отопления в частном доме

Есть базовые компоненты системы индивидуального отопления, без которых она даже не запустится. Но есть и дополнительные модули, которые в той или иной степени расширяются функционал.

Котёл

В зависимости от энергоносителя, он может работать на:

  • Твердом топливе;
  • Жидком топливе;
  • Газе;
  • Электричестве.

И существуют ещё Комбинированные котлы, которые могут работать на разных энергоносителях.

Практически все виды котлов, при определённой модернизации, могут работать в автоматическом режиме, поддерживая нужный уровень температуры. Даже твердотопливные котлы, если они спроектированы для сжигания топливных пеллет, умеют дозировано загружать гранулы в автоматическом режиме.

ВАЖНО: КПД котла и эффективность системы отопления не зависят друг от друга.

Оптимальный критерий выбора водогрейного котла основывается на степени теплосъёма. Лучше всего такое сравнение можно увидеть, если посмотреть, какой дым выходит из трубы. В котлах с дополнительными контурами теплосъёма и  камерами дожига газов, из трубы выходит еле заметный дымок, который почти не нагревает её.

Трубы

Трубы бывают металлические и пластиковые. Принципиальное различие у них в материале, технологии монтажа и теплопроводности стенок.

Металлические трубы

Традиционное деление на стальные и медные трубы, ушло в прошлое. Кроме них, более дюжины лет на рынке присутствуют нержавеющие гофрированные трубы.

Стальные трубы – самый распространённый материал, с эталонной прочностью. Без обработки они разъедаются коррозией, а установка сопряжена со сварными работами. Вот это недостатки стальных труб, всё остальное – достоинства.

Но фактически, сварщик нужен только при монтаже контура, а покраска изделий из металла – стандартная процедура. Так что эти отрицательные аспекты можно считать «притянутыми за уши».

Медные трубы – самые дорогие и долговечные. Для соединения в систему их уже паяют, но всё равно требуется специалист. Высокая цена их единственный недостаток.

Гофрированная  Нержавейка (ГН) – относительно новый материал, сочетающий в себе свойства металлических и пластиковых труб:

  • Их удобно монтировать, потому что они отпускаются в рулонах;
  • У них малый радиус изгиба;
  • Они не ржавеют, не боятся холода и экстремально высоких температур;
  • Выдерживают давление до 50 атм.

Для присоединения тройников и отводов, уже имеется специально разработанные муфты, под разный диаметр изделий. В идеальном варианте, из ГН своими руками укладывают контуры водяного напольного обогрева. Но и разводку по дому такой трубой сделать очень легко, а смотрится она оригинально и современно.

Информация: цена труб из гофрированной нержавейки начинает от 80-100 р/м.п., сопоставима со стоимостью пластиковых труб.

Полимерные трубы

В системах автономного обогрева используются только два вида пластиковых труб: полипропиленовые и полиэтиленовые. Для улучшения эксплуатационных характеристик, такие трубы выпускаются с армированием, или даже с интегрированным внутрь слоем металла – металлопластиковые трубы.

Они лёгкие, плохо проводят тепло через стенки, исключительно просты в монтаже. Полиэтиленовые трубы подвергают внутриструктурной модернизации – их сшивают, и в этой товарной нише появляются трубы из сшитого полиэтилена.

Но даже самые лучшие модели пластиковых труб, не рассчитаны на продолжительную работу при температуре теплоносителя более 85-97 ˚C. Следовательно, их нельзя подключать к простому водогрейному котлу.

Радиаторы

От этой части системы отопления, требуется максимально быстро передать энергию от теплоносителя, внутрь комнаты. Следовательно, у «правильной» батареи должна быть такая форма, которая при минимальном внешнем объёме, имела бы очень большую площадь поверхности. Поэтому их конструкция изобилует разными пластинами, рёбрами жёсткости и сквозными вертикальными полостями.

Коэффициент теплопроводности металла радиатора, тоже играет значимую роль. Например, коэффициент теплопроводности чугуна около 60 Вт/м*C, а у алюминия уже около 200 Вт/м*C.

Наиболее распространены следующие виды радиаторов:

Чугунные

Тяжёлые, надёжные и почти вечные – ими оборудовались все квартиры в СССР. Внешний вид у них непрезентабельный, а большая масса в некоторых случаях даже допускала вариант напольного размещения, но:

  • Крупный внутренний диаметр для циркуляции теплоносителя;
  • Практическое отсутствие гидросопротивления;
  • Устойчивость к высокому давлению и температуре;

способствовали широкому распространению именно этих радиаторов.

Большой вес, наделяли эти изделия инерционность. В процессе эксплуатации, внутреннее пространство могло наполниться частичками окалины или накипи. Для удаления мусора, чугунные радиаторы разбирались, и для каждой секции устраивалась промывка. Но это делают очень редко, один раз в 10-12 лет.  

Алюминиевые

Обладая высочайшей теплопроводностью, у алюминиевых радиаторов малый вес и красивый внешний вид. Они быстро  нагреваются и остывают, значит, регулировка температуры в помещении может быть настроена более точно.

Однако алюминиевые батареи отопления имеют огромный минус – они подвержены коррозии.

Алюминий активный металл, и очень легко вступает в химические реакции с растворёнными в теплоносителе солями, или даже корродирует из-за «блуждающих токов».

Биметаллические

Эти радиаторы внутри алюминиевого корпуса, оборудованы стальной защитной рубашкой, т.е. вода не контактирует с активным Al. Такая конструкция сочетает в себе положительные качества обоих радиаторов:

  • Работа под высоким давлением;
  • Коррозионная стойкость;
  • Ударная прочность;
  • Малый вес;
  • Эстетичный внешний вид.

Но у них самая высокая цена в этой товарной группе, и это их единственный недостаток.

Зато имеется очень любопытная особенность: биметаллические радиаторы можно оборудовать терморегулятором и с помощью него настраивать комфортный обогрев в помещении. Отчасти, такая конструкция будет напоминать электрический конвектор, но только без подключения к электросети.

Расширительная система

Если раньше расширительный бак устанавливался в чердачном помещении, и вода стекала оттуда самотёком, то сейчас используют баки мембранного типа. Их не требуется поднимать на самую высокую точку в доме, у них другой принцип работы.

В корпусе этого устройства, находится эластичная мембрана. При нагреве, вода расширяется, и заполняет внутреннюю полость, растягивая мембрану. При падении давления, упругость мембраны и давление сжатого ей воздуха, выдавливают воду обратно в трубы.

Если же расчёт напора воды был неверным, то срабатывает предохранительный клапан, и стравливает избыточное давление.

Комплектация системы отопления

Мощность каждого элемента, рассчитывается индивидуально, и никакого усреднения в этом планировании не предусматривается. Причиной тому – уникальность каждого частного дома:

  • Толщина стен;
  • Планировка;
  • Теплоизоляционные работы;
  • Степень и качество вентиляции;
  • Наличие/отсутствие рекуперации;

И многие другие параметры влияют на уровень теплопотерь. А задача отопления, как раз и сводится к тому, чтобы компенсировать утечку тепла.

Запуск в работу системы отопления без профессионального расчёта тепловой мощности, может окончиться гидродинамическим разрывом контура обвязки, или даже поломкой котла.