Рассказываем об основном принципе работы водяного отопления и разбираем его базовые схемы. Даем полезные советы по выбору подходящей схемы отопления.
При строительстве или капитальном ремонте частного дома встает вопрос о выборе схемы отопительной системы. От того, насколько она будет правильной, зависит, будет ли в комнатах тепло и комфортно. Ошибка обойдется дорого. Поэтому разберемся в принципе работы домашнего отопления и в базовых схемах отопления дома.
Базовые схемы отопления
Основной принцип работы отопительной системы
Прежде всего нужно понять, как работает отопительная система. Это замкнутый контур из нескольких приборов, которые соединены между собой трубами. По ним циркулирует разогретая жидкость, которая нагревается в теплообменнике отопителя, потом движется в радиаторы, отдает там тепло и возвращается назад в теплообменник.
Обязательный элемент источник тепла, в котором разогревается теплоноситель. Это котел любого типа. Неважно, электрокотел или твердотопливный котел включен в схему отопления дома, ее основные принципы не поменяются. К обязательным элементам относятся трубы, расширительный бак, батареи или устройства с аналогичным им действием. В большинство систем еще включен циркуляционный насос, возможно наличие коллектора. Комбинации этих элементов дают схемы с разными характеристиками. Разберем их подробнее.
Базовые схемы подключения отопления в частном доме
Самотечная система
Второе название «с естественной циркуляцией» поясняет принцип ее работы. Теплоноситель в контуре движется без применения каких-либо дополнительных сил. Для этого используют принцип расширения нагретого тела. Жидкость разогревается и поднимается к наивысшей точке разводки. Отсюда она попадает в трубопровод, проложенный под уклоном от 3 до 5˚. Под тяжестью своего веса теплоноситель стекает, распределяясь при этом по радиаторам. Здесь он отдает тепло, остывает и уплотняется. Остывшая жидкость собирается в трубу-обратку и возвращается в котел, где процесс повторяется.
Плюсы
- Дополнительное оборудование не используется, что уменьшает стоимость.
- Простой монтаж и ремонт.
- Бесшумная работа.
- Полная энергонезависимость.
Минусы
- Ограничения по протяженности контура. Для эффективной работы он должен быть не больше 30 м. Таким образом, для больших домов это не подойдет.
- Сложно регулировать степень нагрева. Даже при установке дополнительных устройств неизбежна погрешность в пределах 4-5˚С.
- Разный нагрев батарей. Чем дальше от источника тепла, тем температура в них будет ниже.
- Необходимость использования труб большего диаметра, что снижает давление в системе.
На рисунке ниже схема отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией теплоносителя.
С принудительной циркуляцией
В отличие от самотечной в нее включен циркуляционный насос, в некоторых случаях их может быть два и больше. Напорное оборудование принудительно прокачивает теплоноситель, заставляет его двигаться по контуру. Скорость движения можно регулировать.
Плюсы
- Отсутствие ограничений по длине контура. Подходит для схемы отопления двухэтажного дома.
- Для монтажа выбирают трубы меньшего диаметра.
- Температура теплоносителя может быть ниже, чем в самотечной. При этом характеристики теплопередачи не изменяются.
- Возможность зональной корректировки температуры.
- Одинаковый нагрев всех радиаторов, вне зависимости от удаления их от источника тепла.
- Трубопровод укладывается без уклона, возможно увеличение количества изгибов, поворотов, т.п.
Минусы
- Энергозависимость. При отключении электроэнергии насос перестает работать.
- Шум при работе насосного оборудования. Исправляется установкой дополнительной звукоизоляции.
На рисунке схема отопления частного дома с насосом.
Горизонтальная разводка
Используют для подведения теплоносителя к радиаторам, можно устанавливать в одно- и двухэтажных частных домах. Схема предполагает наличие двух стояков. Один из них подводящий, по которому поступает разогретая жидкость, другой отводящий, куда уходит остывший теплоноситель. От них в горизонтальном направлении отходят трубы-отводки к радиаторам. Их можно располагать по-разному, например, замаскировать в полу или стенах, тогда видна будет только батарея. Система может быть одно- и двухтрубной.
Плюсы
- Подходит для любых, даже самых сложных планировок, поскольку отсутствует жесткая связь между включенными в разводку приборами.
- Возможность отключения отдельных радиаторов или комнат для демонтажа или ремонта.
- Отсутствуют строгие правила по размещению отопительных приборов: их можно устанавливать на разном расстоянии, в любой последовательности, в различном количестве на помещении.
- Возможность тупикового или попутного подключения радиаторов.
- Возможность установки приборов управления подачей тепла и его контроля.
Минусы
- Требуется обустройство принудительной циркуляции. Без этого система будет работоспособна только в одноэтажном здании небольшой площади.
- Чувствительность к завоздушиванию. Чтобы нивелировать эту проблему, надо монтировать автоматические воздухоотводчики.
На рисунке схематически изображена горизонтальная разводка.
Вертикальная разводка
Второй возможный вариант подведения теплоносителя к батареям. Вертикальный принцип реализуется для зданий в несколько этажей, начиная с двухэтажных. Схема отопления дома газовым, электрическим или твердотопливным котлом с вертикальной разводкой предполагает наличие общего стояка. От него на разных этажах отходят горизонтальные отводы, к которым подключаются батареи.
Принцип работы такой. Разогретый теплоноситель по стояку подают наверх, где он распределяется по нескольким ответвлениям и сверху вниз подается на радиаторы. Важно. Они должны быть установлены точно один под другим. Остывший теплоноситель собирается в трубопровод, расположенный в подвале или на нижнем этаже. Отсюда уходит в котел. В верхней точке обязателен воздухосборник для сброса накопившегося воздуха. Разводка работает с одно- и двухтрубной системой.
Плюсы
- Может эффективно работать с естественной циркуляцией жидкости, тогда полностью энергонезависима.
- Потери тепла при движении жидкости по контуру минимальны.
- Малый риск завоздушивания.
Минусы
- Жесткая позиционная привязка батарей на разных этажах.
- Необходимость отключения всей системы при демонтаже или ремонте отдельных радиаторов.
- На нижнем этаже температура теплоносителя немного ниже. Для компенсации здесь устанавливают батареи с большим количеством секций.
На рисунке вертикальная разводка.
Схема однотрубного отопления от котла в частном доме
Подведение разогретого теплоносителя к радиатору и отведение от него остывшего может осуществляться посредством одной или двух труб. Разберем первый вариант. В этом случае батареи последовательно подключаются к одной трубе. Жидкость проходит через радиатор и переходит в следующий. Из последнего она подается к котлу. Отдельный отвод остывшего теплоносителя не предусмотрен. Однотрубную схему отопления дома несложно собрать своими руками, она считается одной из самых простых.
Плюсы
- Минимальное количество элементов системы, что уменьшает ее цену.
- Минимизация риска протечек и порывов.
- Монтаж простой и быстрый.
Минусы
- Теплопотери в каждом из радиаторов. Причем, чем их больше, тем холоднее будет последний в цепочке прибор. Поэтому он должен быть с самым большим числом секций.
- Отсутствие возможности регулировать степень нагрева какой-то одной батареи. Они все тесно связаны.
- Чтобы в системе было рабочее давление, желательна установка насоса.
- Ограничение по количеству нагревательных приборов в одном контуре.
Недостатки можно частично нивелировать включением в схему дополнительных элементов: радиаторных регуляторов, термостатических клапанов, балансировочных вентилей, т.д. На рисунке схематически показана однотрубная разводка.
Двухтрубная система
В этом случае к батарее подходят две трубы. По одной подают разогретую жидкость, по второй отводят остывшую. Подключение нагревательных приборов проводят параллельно.
Плюсы
- Ко всем радиаторам подают теплоноситель одной температуры.
- Количество батарей в одном контуре ограничивается только пропускным объемом трубопровода.
- При необходимости можно отключать нагревательные приборы, это не повлияет на нагрев остальных.
- Можно подключить контролирующее или регулирующее оборудование к отдельным радиаторам или к помещениям.
Минусы
- Требуется удвоенное (по сравнению с однотрубной разводкой) количество труб и других элементов. Это увеличивает стоимость проекта.
- Сложный монтаж.
- Большое количество труб сложнее замаскировать и вписать в интерьер помещения.
На рисунке схема двухтрубной системы отопления в доме.
Системы с коллектором
В схему отопления дома любым котлом можно включить коллектор. Это распределительное устройство, у которого есть два элемента-гребенки. Каждый из них состоит из нескольких патрубков, что делает их похожими на гребень. Одна гребенка подающая. Через нее разогретый теплоноситель поступает в радиаторы. Вторая обратная, она «собирает» остывшую жидкость и направляет ее в котел. Разберем самые распространенные схемы с коллектором.
Лучевая разводка
Включает коллектор-распределитель, от которого к каждому радиатору направляются по две трубы: подающая и обратка. Подключение батарей проводится параллельно. Разводку используют только в принудительной системе отопления. У естественной циркуляции не хватит рабочего давления.
Плюсы
- Равномерное распределение теплоносителя. Разница температур между батареями минимальна.
- Мощность каждого прибора легко регулируется.
- Возможность отключение отдельных радиаторов.
- Упрощение расчета параметров отопительной системы.
- Контроль над подачей теплоносителя и его температурой. Управление осуществляется из одного места через коллектор. Для удобства его помещают в специальный шкаф.
Минусы
- Значительная длина трубопроводов, что увеличивает стоимость монтажа и материала.
- Сложный монтаж.
- При подключении радиаторов отопления в доме по лучевой схеме трубы обычно убирают в стяжку. После этого изменить геометрию системы очень сложно.
На рисунке схематически изображена лучевая разводка.
Схема с теплым полом
Востребована и популярна схема отопления дома теплыми полами. Для небольших помещений вполне достаточно одной трубы, которую змейкой укладывают в мокрую стяжку. Однако в средних, а тем более больших комнатах так делать нельзя. В трубопроводе большой длины возникает повышенное давление, что значительно увеличивает риск порыва. Кроме того, движущийся по длинной магистрали теплоноситель остывает раньше, чем успевает пройти весь трубопровод. Поэтому используют разводку с коллектором.
Для теплых регионов достаточно отопления только теплым полом, для холодных этого мало. Тогда собирают два отопительных контура. В первый включены радиаторы, во второй через коллектор-распределитель подключают теплый пол. Важный момент. В схеме двухконтурного отопления дома с греющими полами обязательно устанавливают смесительный узел. Его монтируют после коллектора. Узел предназначен для понижения температуры направляющейся в трубы теплого пола жидкости. Это необходимо, поскольку для радиаторов нормальной считается температура 70-80˚С, для греющего пола это слишком много. Здесь норма 40˚С, иначе финишное напольное покрытие деформируется.
На рисунке схематически показано двухконтурное отопление с греющим полом, подключенным через коллектор-распределитель и смесительный узел.
Что учесть при выборе схемы разводки труб отопления в частном доме
Выбирать разводку отопительной системы нужно с учетом условий ее эксплуатации. Если дом стоит в местности, где нередки проблемы с подачей электроэнергии, оптимальным решением будет самотечная система. Тогда жилье не останется без тепла даже при отключении электричества. Как вариант, можно выбрать схему с насосом, но уложить трубы под уклоном, чтобы при отключении энергии она продолжала работать.
Самотечные системы чаще делают однотрубными, устанавливая большие по площади радиаторы последними в цепочке. Такая же схема подойдет и для дачного домика, где обычно бывают перебои с электричеством. Важный момент. Для систем с самотеком выбирают энергонезависимые котлы, например, твердотопливные с открытой камерой сгорания или газовые без автоматики. Электрокотлы использовать нежелательно. При отключении электричества они прекратят работу.
Если перебоев с электроэнергией нет, выбирают отопительные системы принудительного типа. Оптимальный выбор для частного дома лучевая или двухтрубная разводка. Чтобы системой проще было управлять, стоит рассмотреть вариант с коллектором-гребенкой. Включение системы теплого пола лучше всего делать через отдельный контур, так ее проще контролировать и настраивать. Для двухэтажных коттеджей больше подходит горизонтальная разводка, которая вписывается в любую планировку и упрощает контроль над системой.