Главным элементом любой системы отопления считается котел. Именно он производит необходимое количество тепла и передает его теплоносителю, который разносит его по помещениям к радиаторам. Строение всех котлов практически не отличается – все они оборудованы двумя камерами, в одной из которых сгорает топливо, а через другую проходит теплоноситель. Первая камера называется камерой сгорания, вторая – теплообменником. Отопительные котлы могут быть одноконтурными или двухконтурными. Преимуществом двухконтурных котлов является то, что они помимо отопления являются еще и источником горячей воды. При покупке одноконтурного котла придется дополнительно закупать еще и бойлер.
Основным различием котлов помимо их мощности является топливо, которое используется для сгорания и выделения тепла. Среди основных видов котлов различают электрические, газовые, на жидком или твердом топливе.
Электрические котлы – удовольствие не из дешевых, поскольку такой котел потребляет немало электроэнергии, стоимость которой не такая уж и низкая. Зато перебои с электроэнергией случаются довольно редко, чего не скажешь о других видах топлива. Электрические котлы часто используются в местах, куда еще не провели газ.
Наиболее распространенный вид котла – газовый. Это можно объяснить целым рядом причин: экономия, удобство в эксплуатации, постоянная подача топлива. Конечно, этот вариант подходит для тех, кто строит дом в местности, подключенной к газоснабжению. В последнее время остается все меньше населенных пунктов, где газ отсутствует, поэтому такой вариант котла самый оптимальный.
Котлы на жидком топливе используются очень редко. Во-первых, для них нужно довольно дорогое топливо (солярка или бензин), а во-вторых, запах от его сгорания заполнит весь дом.
Твердое топливо – торф, дрова, брикеты – используется в местностях, куда еще не провели газ. Оно менее дорогое, чем электроэнергия, но вот мороки с ним значительно больше: это и заказ, и доставка, и постоянная периодическая загрузка в камеру сгорания. Часто такой котел используют как резервный на случай отключения электроэнергии или перепадов подачи газа. Для таких аварийных ситуаций он является оптимальным решением проблемы временного отопления.
Среди сравнительно новых способов отопления в последнее время набирает популярности использование тепловых насосов. Принцип работы такой системы заключается в том, что насосы устанавливаются в скважины на глубину порядка 30-60 м, где накапливают разобщенную энергию и передают ее в теплообменник котла. Недостатком такой системы является сложность монтажа насосов, требующая использования специальной техники и привлечения специалистов. Это же касается и планового обслуживания или ремонта. Но и плюсов у нее немало, ведь топливо в этом случае не просто дешевое – оно бесплатное, что позволяет отапливать дом и пользоваться горячей водой практически даром и не зависеть от подачи топлива.
Трубы для отопления дома
Следующим обязательным компонентом отопительной системы являются трубы. Именно они осуществляют доставку теплоносителя в помещения дома. В зависимости от расположения труб систему отопления можно поделить на два типа: однотрубную и двухтрубную. В первом случае трубы и радиаторы соединены последовательно, что сказывается на КПД системы: если первые радиаторы нагреваются до нужной температуры, то температура последних может составлять 25 градусов, чего явно не достаточно для отопления комнаты. По этой причине однотрубную систему стараются заменить двухтрубной.
Двухтрубная система в свою очередь тоже имеет две разновидности, отличающиеся способом соединения труб. Первая предусматривает параллельное подключение каждого радиатора к центральной трубе. Вторая представляет собой лучевое соединение, при котором трубы каждого из радиаторов соединяются с основным стояком. Второй вариант менее экономный, потому что требует значительных расходов на трубы.
В двухтрубной системе есть труба «обратки», по которой уже охлажденный теплоноситель подается в теплообменник котла. Такая конструкция обеспечивает наиболее экономичное и эффективное распределение тепла в доме.
Сами трубы также могут отличаться между собой материалом и размерами. Нужный диаметр труб определяется расчетом. Что же касается материала, то в последнее время все чаще стали использоваться трубы из ПВХ или пластика вместо тяжелых и дорогих металлических. Они легче, дешевле, меньше по диаметру, практически не засоряются и без проблем могут прокладываться за гипсокартонной обшивкой стен, оставаясь незамеченными.
Радиаторы для отопления
Радиаторы системы отопления могут быть алюминиевыми или чугунными. Для частного дома вполне подойдут более легкие и дешевые алюминиевые радиаторы. Они отличаются легкостью монтажа высоким показателем теплоотдачи. Правда, они чувствительны к резким перепадам давления и температуры в системе, а также к воздействию агрессивной среды. Но в условиях использования в частном доме эти недостатки не так уж и важны, а экономия и простота установки наоборот играют не последнюю роль.
Принцип работы системы отопления
Рассмотрим более подробно принцип работы системы отопления. Он базируется на циркуляции теплоносителя в замкнутой системе. Различают два вида циркуляции: принудительная и естественная. Естественная циркуляция характеризируется приведением в движение теплоносителя за счет перепадов температуры и гравитации: нагретая вода поднимается вверх, вытесняя холодную, а холодная опускается вниз под действием силы тяжести. Такая система хоть и надежная, но требует проведения сложных расчетов, определяющих количество и расположение радиаторов, количество теплоносителя, место расположения котла и т.д.
Более распространенной является система с принудительной циркуляцией. Хотя структура системы при этом усложняется за счет дополнительной установки насоса, все же сама система работает более эффективно, поскольку теплоноситель нагревается и движется по трубам и радиаторам намного быстрее. Многие фирмы-производители газовых котлов по умолчанию встраивают в них гидронасос, так что покупать и монтировать его не придется.
Расчет отопления дома
После обзора основных схем отопительной системы и ее составляющих можно смело выбирать, какие из них подходят именно Вам. Для того, чтобы определится с мощностью котла, количеством радиаторов и общей длиной труб, нужно предварительно провести небольшой и несложный расчет, пример которого приведен ниже.
Расчет начинается с определения необходимой мощности котла. Котел можно приобрести и «на глаз», но слишком велика вероятность не угадать и либо переплатить за слишком мощный котел, либо выжимать все силы из слишком слабого.
Для определения необходимой мощности используется формула:
W = k*S/10,
где W – искомая мощность, кВт;
k – коэффициент поправки, зависящий от региона застройки;
S – общая площадь дома, м2.
К полученному по формуле значению обычно прибавляется до 20% запаса мощности на случай, если температура зимой окажется ниже среднестатистической. В этом случае котел не будет перегружаться, работая на полную мощность. Полученная таким образом мощность округляется до ближайшей стандартной мощности и соответственно по ней и выбирается нужный котел. Такой расчет необходим при покупке автоматического обогревательного котла, за работой которого не будет вестись постоянное наблюдение. Это повысит уровень безопасности при его использовании.
Следующий шаг – определение необходимого количества радиаторов в каждом помещении дома. По нормативам для этого используется достаточно трудоемкий расчет с учетом типа, удельной теплоты, гидродинамики теплоносителя и т.д. Для обычных строителей-любителей такой расчет – дремучий лес, так что пойдем более легким путем.
Для начала нужно определиться с теплоносителем. Самым распространенным вариантом является вода. Для расчета количества радиаторов парового или водяного отопления есть упрощенный вариант, который обычно и применяют.
С целью упрощения мощность, необходимая для обогрева комнаты площадью 10 м2, одна из стен которой является наружной, принимается 1,2 кВт. При наличии в комнате двух и более окон, широкого дверного проема или других факторов, способных понизить температуру, значение мощности увеличивается до 1,3 кВт. Исходя из этого, можно подсчитать необходимую мощность для обогрева каждой комнаты в доме путем умножения их площадей на 1,2-1,3 и деления на 10.
Полученную мощность умножают на 5 и округляют до целого числа, получая таким образом необходимое число секций отопительного радиатора в каждой комнате. Для надежности можно добавить еще несколько секций, особенно, если в помещении есть входные двери или большие оконные проемы. Число дополнительных секций выбирается от 5 до 10. Также дополнительные секции могут понадобиться при использовании чугунных радиаторов, потому как чугун имеет более низкий показатель теплоотдачи, чем алюминий, и поэтому медленнее отдает тепло.
Далее выполняется схема дома с нанесением на нее котла, радиаторов и разводки труб, обеспечивающей подачу теплоносителя во все помещения. Сделав такую схему в масштабе, легко просчитать количество и длину труб и общее количество радиаторов. Приняв за основу однотрубную систему отопления, можно значительно сократить затраты на покупку труб.
Расчет теплоносителя
Еще один важный момент – расчет количества теплоносителя в системе. Если в качестве теплоносителя выбрана вода, нужно учитывать, что при разных температурах она занимает разный объем. Ни в коем случае нельзя допускать как перегрева, так и промерзания труб, что может привести к поломке всей системы.
Для расчета необходимо:
рассчитать объем радиаторов, умножив объем каждой секции на их количество. Объем секций должен указываться в паспорте и обычно составляет 0,2-0,28 л;
рассчитать общий объем труб, умножив площадь их сечения на суммарную длину;
прибавить два полученных значения, получив при этом общий объем системы;
найти перепад температур в системе в рабочем состоянии. Обычно теплоноситель нагревается до температур в диапазоне 15-70 градусов, то есть перепад составляет 55 градусов;
найти количество теплоносителя путем отнимания от коэффициента расширения теплоносителя перепада температур и общего объема системы. Результатом этого расчета будет разница объема при нагревании;
найти необходимое количество теплоносителя в системе путем отнимания полученного в предыдущем пункте значения от общего объема.
Что нужно знать при монтаже отопления дома своими руками?
Кроме основных элементов системы отопления для монтажа нужно подготовить и закупить вспомогательные детали и материалы: кронштейны, ниппели, тройники, прокладки и т.д. При монтаже желательно делать обвязку всех элементов, используя специальные материалы или же льняные нити.
Для тех, кто раньше никогда не сталкивался с установкой системы отопления, не лишним будет ознакомиться с некоторыми правилами:
радиаторы должны располагаться только около оконных проемов;
расстояние от пола до нижней точки радиатора не должно быть меньше 100 мм, а от подоконника до верхней точки – меньше 60 мм;
все секции во всех помещениях должны находится на одной высоте;
ребра радиаторов должны быть расположены вертикально, горизонтальное расположение недопустимо;
система обязательно должна быть оборудована как минимум одним сливом, независимо от ее структуры и типа теплоносителя. Слив предназначен для полной замены теплоносителя в системе, которая должна периодически проводиться.
После монтажа системы она заполняется теплоносителем, и проводится ее тестовый запуск. После создания необходимого давления нужно тщательно осмотреть все места соединений отдельных элементов, проверяя, нет ли протеканий. При проявлении малейших дефектов или отклонений в нормальной работе нужно сразу же отключить систему, спустить теплоноситель и удалить неисправность. Обычно проблемы возникают в местах стыковки секций радиаторов или труб, где обвязка выполнена некачественно, из-за чего нарушается герметичность. Так что лучше еще при монтаже позаботиться о качественных соединениях, чем потом заново разбирать всю систему.
Вот и все советы по расчету и монтажу отопительной системы. Главное при ее оборудовании – грамотное сочетание экономии и качества, а также максимум внимания при установке. Отдельный акцент нужно сделать на расчете. Если его провести правильно, он покажет наиболее выгодный вариант выбора необходимого оборудования и параметров работы. В противном случае система может не работать вообще, не обеспечивать нужного тепла в помещениях или же периодически выходить из строя, требуя ремонта.
