Автономная система отопления частного дома — полное руководство

В последние несколько лет все более популярной становится закрытая система отопления. Отопительное оборудование становится все более дорогим, и хочется, чтобы оно служило дольше. В системах закрытого типа практически исключена возможность попадания внутрь свободного кислорода, что продлевает срок эксплуатации оборудования. 

Подробный обзор

Принцип работы одноконтурного газового котла

Конструкция одноконтурного котла настолько проработана, что производителям сложно что-либо «убавить или прибавить», чтобы именно их оборудование предпочитали покупатели. Однако отдельные детали могут быть различных модификаций, и важно разобраться в их отличиях, чтобы сделать выбор под свои условия. Вначале рассмотрим, как работает одноконтурник:

  • Система датчиков мониторит температуру в комнате, контроллер анализирует количество требуемого тепла и с помощью запорной арматуры подаёт нужное количество газа на горелку.
  • Когда пламя горелки доведёт воду в теплообменнике до нужных температурных значений, циркуляционным насосом теплоноситель проталкивается по системе труб отопления.
  • Когда t в комнатах превысит заданный потребителем показатель, автоматика приостановит работу горелки.

Все процессы происходят без контроля человека: котёл запускается владельцем в начале отопительного сезона и отключается весной, когда станет достаточно тепло на улице. Автоматическую работу обеспечивают множество встроенных датчиков, реле и клапанов:

  • Давления воды,
  • Воздуха,
  • Предохранительный клапан и др.

Прибор не нуждается в дополнительном оборудовании, в его конструкцию входит всё необходимое: циркуляционный насос, расширительный бак, клапаны и т. д.

Покупка газового котла это полдела. Нужно еще правильно произвести монтаж. Установка газовго котла в частном доме: требования, согласования, документация, читайте внимательно.

Инструкцию по изготовлению твердотопливного котла длительного горения своими руками вы найдете тут.

А вы знали, что тепловым насосом можно отапливать дом? Здесь -oborudovanie/otopitelnye-pribory/ рассмотрим принцип его работы и приведем пример расчета.

Открытая система отопления.

Наиболее простой при монтаже и обладающий приемлемой эффективностью тип сети. К тому же отличается достаточно низкой ценой.

Данная система может работать как по принципу принудительной циркуляции теплоносителя (с насосом), так и в качестве самотёчной схемы.

Работа открытой сети состоит из двух этапов, которые постоянно следуют друг за другом:

  1. Подача горячего теплоносителя из котла во все приборы.
  2. «Обратка». Весь переизбыток жидкости направляется в расширительный бак и охлаждаясь поступает обратно в котёл.

Схема открытой системы теплоснабжения

В открытой системе отопления можно применить как однотрубную так и двухтрубную схему отопления. В первом случае оба процесса происходят в одном трубопроводе, а во втором подача и обратка осуществляются в обособленных друг от друга трубах.

В состав простейшей однотрубной системы открытого типа входят следующие части:

  • Котёл для нагревания теплоносителя.
  • Приборы отопления (батареи)
  • Расширительный резервуар открытого типа
  • Трубопровод

В двухтрубной открытой сети увеличен метраж трубопровода, за счёт создания отдельных контуров подачи и обратки.

Но в то же время к каждой батарее поступает жидкость примерно одинаковой температуры, и тем самым устраняется главный недостаток однотрубной схемы.

Так же стоит выбрать как будет происходить циркуляция во всей системе, либо это будет естественная циркуляция, либо принудительная схема с циркуляционным насосом.

Циркуляционный насос в системе отопления

Рассматривая гравитационную и принудительную схемы открытого теплоснабжения стоит отметить:

  • При самотёчной схеме циркуляция теплоносителя происходит за счёт его расширения при нагревании. Помимо этого должен присутствовать такой элемент, как разгонный стояк (его высота должна быть более 3,5 м). Во втором типе для повышения эффективности системы устанавливается циркуляционный насос. Под его воздействием скорость жидкости возрастает на 0,4-0,6 м/с и происходит более равномерный нагрев отопительных приборов. Однако, стоит не забывать, что работа насоса обусловлена наличием электричества.
  • Применение гравитационной системы должно использоваться в помещениях до 60 кв. м. Рекомендуемая длина трубопровода, не более 30 м. И обязательно наличие разгонного стояка. Условия работы принудительной схемы не так строги. Помимо этого можно создать комбинированную сеть, в которой при выключении насоса, будет происходить самотёчная циркуляция.

При обустройстве открытой системы отопления нужно учитывать следующее:

  • Для хорошей циркуляции теплоносителя котёл должен быть установлен в самой низкой точке сети (обычно подвал), а расширительный резервуар как можно выше (обычно чердак). Однако стоит не забывать, что в холодное время чердак должен быть утеплён.
  • Уровень жидкости в открытом расширительном резервуаре постоянно будет понижаться, в следствие его испарения в окружающую среду. В результате могут появиться воздушные пробки, понижающие работоспособность сети. Именно поэтому необходимо постоянно следить за его уровнем.
  • Так как система открыта для испарения теплоносителя в окружающую среду, то для безопасности стоит использовать только воду (для примера: испарения антифриза токсичны).
  • Укладку трубопровода стоит делать с небольшим количеством поворотов и с минимумом соединительных элементов.
  • В зимнее время, при отключении системы, воду из неё стоит слить. Для предотвращения поломок.
Читайте также:  Как сделать буржуйку на отработанном масле для гаража?

Автономная система отопления — принцип работы и основные узлы

Любая автономная отопительная система включает в себя следующие основные узлы:

Генератор тепла. Представляет собой устройство, преобразующее электрическую или энергию сгорающего топлива в тепловую, при этом в теплогенераторе одновременно происходит передача тепловой энергии теплоносителю. В качестве теплового носителя используются две основные формы окружающей среды — воздушные массы и жидкость. Чаще всего в системах обогрева применяют очищенную дистиллированную воду, обладающую наивысшим коэффициентом теплоемкости, то есть способностью переносить и накапливать энергию, все другие жидкости, в том числе и незамерзающие антифризы, значительно уступают воде по данному показателю.

Для преобразования топлива в тепловую энергию и передачи ее носителю происходит процесс его сгорания в отопительных котлах, если используется электричество, нагревание теплоносящей среды осуществляется за счет разогрева материала с большим электрическим сопротивлением переменному току и его взаимного теплового обмена с рабочим телом.

Теплопроводная магистраль. Нагретый в котле теплоноситель подается к теплообменным приборам по трубам, ранее повсеместно использовался стальной трубопровод (реже медный из-за высокой стоимости), с развитием химической промышленности сталь постепенно вытесняют трубы из полимеров: полипропилена ППР, сшитого полиэтилена и металлопласта РЕХ.

Полимерные трубы благодаря своей гибкости и эластичности сделали возможным монтировать в зданиях многоконтурные теплые полы с водяным обогревом, что было нереально осуществить при наличии металлических трубопроводов.

Теплообменные приборы. Теплоноситель от котла по трубам поступает в теплообменные приборы, которыми в большинстве случаев являются радиаторы, жидкость проходит сквозь них и отдает тепло воздуху благодаря большой площади корпуса теплообменника. Для повышения или снижения тепловой отдачи предусмотрена возможность изменения конфигурации батарей за счет добавления или снятия отдельных секций, материалом изготовления радиаторов являются сталь или алюминий, обладающие хорошей теплоотдачей (высоким коэффициентом теплопроводности).

Рис. 4 Воздушный конвектор – принцип работы

Бойлер косвенного нагрева – что за агрегат?

Под этим словосочетанием подразумевается бак, наполненный водой, который внутри оснащен змеевиком-теплообменником, подсоединяемым к котлу, отвечающему за обогрев дома, либо к иной системе, внутри которой циркулирует какой-либо теплоноситель. Вода в таком агрегате становится горячей за счет того, что жидкость, поступающая непосредственно от котла в змеевик для теплообмена, отдает свою энергию жидкости, которая находится в самом бойлерном баке. То есть она не нагревается напрямую, а лишь вбирает в себя теплоту из другого источника. Отсюда и образовалось название для этого агрегата – бойлер косвенного нагрева.

Бойлер косвенного нагрева

Воду, подогретую в агрегате, можно применять для самых разных хозяйственных нужд. Притом она длительное время остается в подогретом состоянии, так как система сама поддерживает нужный уровень температуры. Установить такой бойлер можно, кстати, не только в коттедже, но и в квартире, гостинице или другом помещении.

Сам бойлер представляет собой металлическую либо пластиковую емкость параллелепипедной формы или же цилиндрической. Вместимость бака может быть какой угодно и иногда исчисляется тысячами литров.

Устройство бойлера косвенного нагрева

На заметку! Баки некоторых агрегатов могут быть покрыты изнутри стеклокерамикой, эмалью или другими материалами, которые помогают сохранить воду в надлежащем качестве и защитить металл бака от коррозии.

Емкость с водой обычно заключена в еще один корпус, между этими двумя структурными элементами часто прокладывается теплоизоляционный материал. Он помогает дольше сохранить тепло, а также защищает внешний корпус бака от сильного нагрева. Вода, которая отвечает непосредственно за нагрев жидкости в бойлерном баке, обычно циркулирует через змеевик-теплообменник. От коррозии элементы бака защищены наличием магниевого анода. Чтобы контролировать давление в агрегате, предусмотрена установка так называемого предохранительного клапана и термостата. Циркуляция воды происходит благодаря наличию специальной системы насосов.

Бойлеры косвенного нагрева

Так что БКН – это своего рода «термос» для воды в доме. Он сам не подогревает воду, но способен сохранить нагретую посредством теплоносителя жидкость в теплом состоянии.

Принцип работы двухконтурного газового котла

На сегодняшний день газовые котлы — очень востребованные устройства, это обусловлено тем, что газ считается самым дешевым теплоносителем. Разберемся с принципом работы газового котла отопления двухконтурного. Первое, что необходимо знать — это то, что функционирование таких приборов осуществляется в двух режимах:

  • в режиме обогрева;
  • в режиме генерации горячей воды.

Работа агрегата одновременно в двух режимах — не может осуществляться — для этого в двухконтурных котлах имеется трехходовой клапан, который направляет определенное количество теплоносителя в контур горячего водоснабжения.

Функционирование газового котла в режиме обогрева схоже с работой обычного проточного нагревателя. При первичном включении горелка функционирует достаточно продолжительный период времени, повышая температуру в отопительном контуре до нужной отметки. Как только достигается нужная температура, подача газа отключается

Если в доме имеется датчик температуры воздуха, то автоматика будет принимать во внимание его показания

Благодаря теплу, выделяющемуся от действующей горелки, осуществляется нагрев теплоносителя, который движется по системе отопления в принудительном режиме.

Читайте также:  Все свое ношу с собой: газовый инверторный обогреватель от баллона

Расположение трехходового клапана такое, которое позволяет воде беспрепятственно проходить через основной теплообменник.

Удаление продуктов сгорания осуществляется самостоятельно или посредством специального вентилятора, который находится в самом верху двухконтурного котла. Система горячего водоснабжения при этом находится в бездействии.

Разновидности одноконтурных схем

С вертикальной системой разводки

В этом случае теплоноситель, разогретый котлом, по вертикально установленному стояку поднимается к самой верхней точке отопительной сети (на чердак либо под потолок верхнего этажа), откуда после этого стекает вниз, попутно нагревая расположенные на каждом этаже дома батареи.

работы и Особенности конструирования вертикальных контуров отопления пребывают в следующем:

  • перемещение теплоносителя может обеспечиваться естественным методом, без применения электрического оборудования;
  • все участки труб должны быть проложены с маленьким уклоном в сторону котла, дабы расширить интенсивность циркуляции воды и избежать образования воздушных пробок;
  • трубы сложно прятать в стенках, поскольку в этом случае вы вряд ли сможете соблюсти уклон;
  • система работает полностью самостоятельно, исходя из этого кроме того при аварийного прекращения подачи электричества без тепла вы не останетесь.

С горизонтальной системой разводки

Тут вертикальный стояк не монтируется. Магистральный трубопровод проводится на протяжении пола или под ним. Если вы решили замаскировать трубы в цементной стяжке, позаботьтесь об их теплоизоляции, в противном случае не избежать достаточно больших потерь тепла.

Помимо этого, нужно и в этом случае выполнять уклон:

  • во-первых, сеть отопления сможет работать (хоть и менее действенно) при отключении электричества;
  • во-вторых, при заполнении труб жидкостью вы избежите образования воздушных пробок.

Какие используются отопительные системы по способы разводки

В частных домах трубопроводы водяной отопительной сети выполняется в следующих вариантах:

  • Вертикальная система с нижней разводкой. Данным вариантом предусматривается прокладка труб через подвальное помещение или, как минимум, в бетонной стяжке пола.
  • Вертикальная система с верхней разводкой. Подающая магистраль горячей воды монтируется на чердаке дома или в потолочном пространстве внутренних помещений.
  • Использование однотрубной системы. Схемы подключения. Основная особенность однотрубной схемы отопления заключается в последовательном подключении радиаторов отопления к подающей трубе горячей воды. При этом наблюдается разность в тепловом нагреве радиаторных батарей, расположенных в начале и конце отопительной линии. Поэтому однотрубная разводка применяется для обогрева комнат площадью не более 40 м2. Вертикальную однотрубную схему целесообразно применять в домах невысокой этажности.
  • Двухтрубная система отопления. В этом случае к каждому радиатору одновременно подключается две трубы: для подвода горячей воды и обратного отвода остывшего теплоносителя. Прокладка трубопроводов выполняется параллельными линиями на небольшом расстоянии друг от друга.

На заметку: Двухтрубная разводка позволяет в индивидуальном порядке регулировать температуру в каждом помещении без ущерба для остальных комнат.

Лучевая разводка отопления

Лучевая или коллекторная обогревательная сеть предусматривает подключение каждого радиатора непосредственно к тепловому источнику (коллектору). Данная схема подключения упрощает замену вышедшего из строя нагревательного прибора без остановки всей отопительной системы.

Иногда коллектор называют термином «гребенка», хотя это название чаще встречается в описании технологического процесса нагрева воды на промышленных предприятиях и котельных. Распределительный коллектор по своим габаритам занимает немало места и для его маскировки в частных домах используют небольшой шкаф или встроенную нишу с дверцей.

Схема «Ленинградка»

В частных домах небольшой площади чаще всего применяется однотрубная схема прокладки трубопровода. Данная модель отличается простотой монтажа и требует меньших затрат по сравнению с другими схемами прокладки трубопроводов.

Однако в случае поломки одного из радиаторов приходится останавливать работу обогревательной линии, сливать воду со всего крыла магистрали и лишь после этого устранять поломку.

Чтобы нивелировать этот недостаток и не оставлять в зимнюю стужу дом без обогрева, применяется однотрубная монтажная схема под названием «Ленинградка». В этом случае предусматривается установка отопительных радиаторов разной мощности и применение обводных байпасов. Трубная обводка параллельно соединяет входные и выходные отверстия радиаторов и в случае выхода из строя одного из отопительных элементов, его легко отключить и заменить.

Схема отопления одноэтажного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя

Водяная система отопления частного дома работает в цикличном режиме по доставке горячей воды к радиатору отопления и перемещению остывшего теплоносителя обратно в котел для последующего нагрева. В современных условиях для частных домов практикуется устройство принудительной схемы циркуляции теплоносителя.

Главные достоинства данной схемы:

Главный недостаток

  • Зависимость системы от электричества.

В идеале домашняя греющая сеть должна выполняться двумя контурами для обогрева жилых помещений и обеспечения потребностей в горячей воде.

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

Принцип работы мембранного расширительного бачка

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

Читайте также:  Монтаж и подключение электрокотла к системе отопления

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Виды мембран для расширительных бачков в системах закрытого типа

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

  • объем системы отопления составляет 28 литров;
  • размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
  • размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком. Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

Схема установки расширительного бака для отопления мембранного типа

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Обратите внимание, что в некоторых котлах имеется расширительный бак. Если его объема достаточно, установка второго не требуется.

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Разновидности одноконтурных схем

С вертикальной системой разводки

В этом случае теплоноситель, разогретый котлом, по вертикально установленному стояку поднимается к самой верхней точке отопительной сети (на чердак или под потолок верхнего этажа), откуда затем стекает вниз, попутно нагревая расположенные на каждом этаже дома батареи.

Особенности конструирования и работы вертикальных контуров отопления состоят в следующем:

  • перемещение теплоносителя может обеспечиваться естественным способом, без использования электрического оборудования;
  • все участки труб должны быть проложены с небольшим уклоном в сторону котла, чтобы увеличить интенсивность циркуляции воды и избежать образования воздушных пробок;
  • трубы сложно прятать в стенах, так как в этом случае вы вряд ли сможете соблюсти уклон;
  • система работает абсолютно автономно, поэтому даже в случае аварийного прекращения подачи электроэнергии без тепла вы не останетесь.

Схема одноконтурного отопления с вертикальной разводкой

С горизонтальной системой разводки

Здесь вертикальный стояк не монтируется. Магистральный трубопровод проводится вдоль пола либо под ним. Если вы решили замаскировать трубы в бетонной стяжке, позаботьтесь об их теплоизоляции, иначе не избежать довольно значительных теплопотерь.

Кроме того, желательно и в этом случае соблюдать уклон:

  • во-первых, сеть отопления сможет работать (хоть и менее эффективно) при отключении электроэнергии;
  • во-вторых, при заполнении труб жидкостью вы избежите образования воздушных пробок.

Схема одноконтурного подключения с горизонтальной разводкой

Преимущества и недостатки однотрубной системы

Подытожим все, о чем говорилось выше, и определимся с плюсами и минусами описанной схемы. К ее достоинствам можно отнести:

Простой вариант подключения

  • Низкую себестоимость установки за счет простоты монтажных работ и меньшего количества необходимых материалов.
  • Эстетичный внешний вид, потому что по комнатам проходит всего лишь одна труба, проложенная по полу или утопленная внутри полового основания.
  • Чтобы получить равномерное распределение тепловой энергии по всем радиаторам отопления, в последние приходится устанавливать дополнительные секции, а это увеличивает стоимость системы в целом.
  • Использование металлических труб ведет к сложностям демонтажа радиаторов.
  • Чтобы схема работала эффективно, необходимо повышенное давление теплоносителя. А его можно создать только установкой в трубопровод циркуляционного насоса.