Для отопления частного дома существует множество комбинаций для создания системы подачи от котла, и обратного потока теплоносителя. Каждая система отопления в частном доме может быть классифицирована по нескольким характеристикам.
Мы предлагаем понять детали организации и работы возможных вариантов, чтобы получить теплый дом с возможностью простого управления температурным режимом. Понимание принципов проектирования, преимуществ и недостатков каждого типа системы поможет в планировании геометрии системы и ее установке с учетом индивидуальных особенностей помещений.
Проектирование оптимальной геометрии контура отопления
Для одного частного дома можно разработать несколько закрытых водяных контуров для обогрева разных помещений. Они могут существенно отличаться друг от друга по типу распределения. В процессе проектирования водяного отопления главным образом учитывается функциональность системы, а также оптимальная геометрия с точки зрения минимизации затрат, удобства установки и возможности интеграции отопительных элементов в дизайн помещений.
Естественная и принудительная циркуляция воды
Нагрев теплоносителя для отопления дома происходит в одном или нескольких устройствах, расположенных внутри строения. Это может газовый котел, электрический котел или твердотопливные котлы, работающие на твердом топливе, а также печи и камины.
Давление в водяной системе может быть обеспечено либо циркуляционными насосами, либо путем конфигурации геометрии системы для создания условий естественной циркуляции.
Централизованная система отопления для нескольких домов также может служить источником нагретой воды. В случае низкого давления могут быть подключены циркуляционные насосы для создания дополнительного давления и увеличения скорости движения жидкости в трубах.
При выборе системы водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя или низким давлением в трубах для централизованного отопления необходимо обратить особое внимание на возможность максимального использования физических законов, позволяющих инициировать и поддерживать движение жидкости.
Обязательным компонентом такого распределения является коллекторный патрубок. Это вертикальная труба, через которую поднимается горячая вода, затем распределяется на отопительные устройства и, после потери исходной температуры, спускается вниз.
Из-за разности плотностей возникает разница гидростатического давления между горячим и холодным столбцами жидкости, что служит движущей силой для циркуляции воды.
Вертикальное и горизонтальное распределение
Подача горячей воды к радиаторам может осуществляться разными способами. Распределение условно делится на вертикальное и горизонтальное в зависимости от положения труб (стояков), напрямую подающих воду к отопительным батареям.
Вертикальные схемы верхнего подвода представляет собой решение, при котором максимально используют разницу гидростатического давления между горячим и холодным сегментами контура, поэтому они почти всегда используются при естественной циркуляции и системах с низким давлением.
Кроме того, такие схемы функциональны в случае отказа насоса, что может произойти из-за неисправности или отключения питания.
Распределение с нижним подводом практически не используется при отоплении с естественной циркуляцией. При хорошем давлении в системе его использование оправдано, поскольку такая схема имеет два значительных преимущества по сравнению с альтернативным подходом.
Преимущества схемы:
- более короткая общая длина используемых труб;
- нет необходимости прокладывать трубу через чердак или технические полости под потолком второго этажа.
Горизонтальные схемы распределения отопления чаще всего используются для одноэтажных частных домов. Если здание имеет два или более этажей, такая схема часто используется, когда вертикальные стояки нецелесообразны с точки зрения дизайна.
Горизонтальные трубы, подающие и возвращающие воду, могут быть органично вписаны в интерьер каждой комнаты и скрыты под полом или в нишах, расположенных на уровне пола.
Отопление частного дома: выбор однотрубной или двухтрубной схемы
Подачу горячей воды и отвод охлажденной воды для отопительной системы частного дома можно осуществлять как одной, так и двумя трубами (двухтрубная разводка труб). Каждый вариант монтажа системы отопления опция имеет свои преимущества и недостатки, а также особенности использования, зависящие от типа распределения.
С точки зрения дизайна интерьера, наличие второй трубы не влияет на визуальное восприятие системы отопления благодаря нижнему варианту подключения к радиаторам и возможности уменьшения диаметров труб.
Использование однотрубной схемы отопления частного дома
Схему нагрева воды для частного дома с использованием одной трубы для подачи горячей воды и отвода охлажденной воды называют однотрубной системой. Главное преимущество такой системы состоит в минимизации длины трубы.
Основные преимущества этой опции включают:
- Минимальные расходы на покупку компонентов системы отопления.
- Простота и скорость установки.
- Наименьший риск аварийных ситуаций.
Основным недостатком однотрубной системы отопления частного дома является постепенное понижение температуры воды, поскольку она последовательно проходит через все радиаторы в цепи.
Поэтому необходимо использовать радиаторы с большей площадью поверхности (большим количеством изгибов), что часто нивелирует выгоду, получаемую из минимизации длины трубы. Кроме того, из-за этого недостатка есть ограничения на количество радиаторов, которые можно подключить к одной цепи. Если есть слишком много радиаторов, те, которые находятся в конце потока, практически не выделяют тепла.
Кроме того, возникает проблема при расчете теплораспределения. Важно учитывать, что отключение первых радиаторов от системы отопления приводит к увеличению температуры поступающей воды для последующих устройств.
Бесполезно использовать однотрубные схемы с вертикальным нижним подключением, так как длина труб будет такой же, как и в двухтрубной варианте, что уничтожает все преимущества, сохраняя недостатки.
Отопительные приборы обычно подключаются с помощью обходного пути, чтобы иметь возможность отключить любое из них без остановки циркуляции воды в системе.
Чтобы сэкономить на клапанах, можно устранить обход воды через слив, но в этом случае при замене или ремонте радиатора потребуется остановить работу этой части системы и слив воды.
Наиболее экономичным вариантом является использование одной стальной трубы диаметром 1.5-2 дюйма без отопительных радиаторов. Отсутствие клапанов и фитингов делает эту систему самой практичной благодаря минимальному риску утечек или прорывов.
Применение двухтрубной схемы отопления частного дома
Отопительная схема, в которой одна труба используется для подачи горячей воды к отопительным приборам, а вторая труба - для возвращения охлажденной воды, называется двухтрубной системой.
Ее основные преимущества:
- Подача воды одинаковой температуры на все радиаторы.
- Отключение одного или нескольких радиаторов не влияет на температуру подаваемой воды к остальным отопительным приборам.
- Количество радиаторов для одной системы отопления ограничено только пропускной способностью труб.
Основным недостатком такой системы отопления является небольшое увеличение длины трубы.
Это влечет некоторые дополнительные недостатки:
- Увеличение расходов на покупку и установку компонентов системы отопления.
- Интеграция в интерьер частного дома становится более сложной.
Количество фитингов и клапанов в двухтрубной системе отопления практически такое же, как в однотрубной системе.
В зависимости от относительного потока горячей и охлажденной воды двухтрубные схемы распределения можно классифицировать на два типа: параллельный и тупиковый (dead-end).
Параллельная схема: Оба потока движутся в одном направлении, что приводит к равной длине цикла для каждого радиатора. В этом случае отопление равномерно распределяется при запуске системы отопления.
Тупиковый вариант: Направления потока горячей и охлажденной воды противоположны. Ближайшие к котлу радиаторы нагреваются быстрее.
Чем меньше скорость воды, тем более заметен этот эффект, поэтому при естественной циркуляции некоторые комнаты (расположенные дальше от котла) нагреваются значительно медленнее других.
Если используется циркуляционный насос или расстояние между первым и последним радиаторами в цепи незначительно, неравномерный эффект нагревания в тупиковой двухтрубной схеме распределения не заметен. Тогда выбор между двумя вариантами основан только на удобстве установки обратного трубопровода.
Включение распределительного коллектора в систему
Распространенным вариантом организации систем отопления в последнее время является так называемая "коллекторная схема" с использованием распределительного коллектора.
Этот метод распределения надежно работает только при хорошем водяном давлении в системе и не используется при естественной циркуляции.
Соединение радиаторов с помощью коллекторной системы
Самое равномерное и управляемое распределение теплоносителя к отопительным приборам можно достичь с помощью коллекторной системы.
Это устройство состоит из двух гребенок, в одну из которых поступает горячая вода из котла и равномерно распределяется по радиаторам, а в другую возвращается охлажденная вода и направляется обратно к котлу.
Подключение радиаторов через коллектор происходит параллельно, что приводит к минимальной разнице температуры теплоносителя, поступающего к отопительным приборам.
Это значительно упрощает расчет параметров труб и радиаторов на этапе проектирования и позволяет легко регулировать мощность каждого прибора в процессе эксплуатации.
Еще одним значительным преимуществом такого варианта отопления и распределения тепловой энергии является возможность управления параметрами подачи теплоносителя ко всем приборам из одного места. Коллектор устанавливается в специальный шкаф с индикаторами и оборудованием для управления: клапанами, кранами и насосами.
Это удобно для равномерного прогрева, регулирования микроклимата в доме и в отдельных помещениях, и облегчает интеграцию радиаторов в интерьер помещения.
К недостаткам данной системы с коллекторным распределением тепла следует отнести максимальную длину труб подвода и обратки к радиаторам. Этот вариант является самым дорогим по стоимости элементов системы и наиболее сложным при установке, требующим определенных квалификаций мастеров, которые выполняют монтажные работы.
Обычно трубы в системе с коллекторным подключением укладываются в стяжку пола. Это означает, что такую систему необходимо проектировать и выполнять монтаж в процессе строительства или капитального ремонта частного дома.
Внедрение коллекторной системы для подключения радиаторов или изменение геометрии контуров в уже отремонтированных помещениях достаточно сложно. Это является еще одним значительным недостатком такого распределения и редко используется в качестве системы отопления загородного дома, который уже возведен и запущен в эксплуатацию.
Правила обустройства теплого пола
Один из комфортных и самых популярных способов обогрева жилых помещений - установка теплого пола. Если площадь, подлежащая обогреву, небольшая, можно использовать одну трубу, уложенную в стяжку пола.
Для больших площадей использование только одной трубы невозможно потому, что количество подаваемого тепла недостаточно для обогрева помещения, и обогрев будет неравномерным.
При увеличении длины трубы возникает значительное гидродинамическое сопротивление потоку жидкости, что приводит к увеличению энергозатрат на создание давления и повышает риск утечек в местах соединений.
Поэтому использование нескольких труб для отопления частного дома является необходимостью, а не просто желанием, при большой площади теплого пола. В таком случае используется распределительный коллектор для подключения. Часто коллектор оснащается смесительным узлом, который позволяет регулировать комфортную температуру воды, подаваемой в трубы теплого пола. Это необходимо, так как для радиаторов отопления обычно требуется жидкость с температурным диапазоном 70-80°С, в то время как для теплого пола требуется около 40°С. Регулировка температуры с помощью смесителя является надежным способом, так как избыточная температура может привести к деформации покрытия пола жилого дома. Линолеум, ламинат или паркет - не любят высокие температуры.
Заключение
Показанные разводки для отопления частных домов для постоянного проживания или загородного дома являются типовыми и могут быть модифицированы с учетом особенностей помещений, источника тепла, используемого вида топлива (газ, электричество, воздушное отопление), необходимых значений температуры или других факторов. При этом помните, что монтаж отопления должен быть не только эффективным, но и безопасным. При изменении схем разводки необходимо соблюдать принципы безопасности, законы и основные положения физики, гидравлики, материаловедения и других дисциплин. Обращайтесь к специалистам, приобретайте оптимальный вариант проекта системы отопления в архитектурном бюро "Альфаплан" - и теплый дом вам обеспечен.