Проектирование отопления для частного дома, расчет системы

Если вы строите загородный дом или всерьез занимаетесь ремонтом существующего, уже на этапе планирования нужно позаботиться о том, как будет производиться обогрев помещений в холодное время года.

Правильное проектирование систем отопления в частном жилом строительстве – гарантия комфорта зимой, рационального использования ресурсов и эффективной работы оборудования.

В этом материале мы рассмотрим системы отопления для частного дома, расскажем как выбрать оптимальный вариант и на примере покажем как правильно спроектировать систему отопления.

Из чего состоит система отопления?

Основным элементом отопительной конструкции является котел. Выбор центрального агрегата основывается на требуемой мощности. Для ее выяснения необходимо разделить общую площадь дома на удельную мощность.

Таким способом выясним минимальную мощность отопительного котла, способного обеспечить теплом все жилые помещения. К полученному числу обычно прибавляют 25%, тем самым возлагая на агрегат оптимальную нагрузку и оставив запас мощности на случай непредвиденных морозов.

Современные отопительные котлы снабжаются электронной системой управления и другими необходимыми элементами. Помимо отопительного котла проект отопления включает в себя схему разводки труб и радиаторов.

Такие элементы широко представлены на строительном рынке и могут быть произведены из различных материалов, отличающихся своими свойствами, качеством и, соответственно, ценой.

Обустройство котельной

Проект системы отопления обязательно должен включать архитектурную часть. Она подразумевает строительство или оснащение отдельной котельной и расчёт дымохода. При расчёте необходимо определить:

диаметр труб;
объём теплоносителя;
мощность отопительного оборудования.

Котельной в доме отводится очень важная роль, ведь в ней будет располагаться основной генератор тепла. Чтобы во время функционирования теплогенератора не произошло несчастного случая, помещение, где он будет установлен, должно иметь:

общий объём не меньше 15 м³;
высоту не менее 2,5 м;
ограждения с пределом огнестойкости 0,75 ч;
вентиляцию и естественное освещение.

Котельная обязательно должна иметь определенные размеры и показатели
Устройство мощностью до 60 кВт разрешается устанавливать на кухне, если в ней есть открывающееся окно. Прибор, потребляющий 61−150 кВт, может быть расположен на втором и последующем этажах дома. Котлы, мощность которых достигает 151−350 кВт, должны монтироваться только в специальных котельных, подвалах или на первых этажах.

После того как месторасположение теплогенератора будет определено и оборудовано в соответствии со всеми существующими нормами, следует задуматься ещё об одной важной детали системы отопления — дымоходе. Он может быть выполнен из разных материалов:

Дымоход – крайне важная часть системы отопления

Кирпич. Такой дымоход может быть вмонтирован в стену во время её строительства или установлен после возведения стен и крыши.
Нержавеющая сталь. Этот металл характеризуется высокой прочностью и устойчивостью к действию продуктов сгорания. Металлический дымоход представляет собой конструкцию из двух труб, помещённых одна в другую. Пространство между стенками заполняется базальтовой ватой для утепления.
Керамика. Этот тип дымоходов используется крайне редко из-за хрупкости и большого веса. Основным достоинством керамики считается высокая жаропрочность.

Чтобы дымоход эффективно справлялся со своей функцией, он должен иметь определённый диаметр, высоту и степень огнестойкости. Только тогда продукты сгорания будут полностью выводиться наружу, не засоряя систему отопления.

Выбор котла

Тип котла зависит от вида энергоносителя, на котором он функционирует. Подбирать основной элемент обогрева дома следует с учетом доступного вида топлива.

Газ

В силу своей экономичности самыми популярными остаются газовые агрегаты. Препятствием к их использованию может стать отсутствие газовых магистралей в непосредственной близости к земельному участку. Стоит отметить, что оборудование данного типа нуждается в постоянном обслуживании и контроле со стороны специальных служб.

Твердое топливо

Если местность не газифицировалась, проектирование систем отопления может выполняться с учетом использования котла на твердых видах топлива. Это позволит не зависеть от централизованной подачи энергоносителей, но потребует дополнительных источников поступления твердого топлива и сухого места для его хранения.

Жидкое топливо

Для устройства системы обогрева частного дома можно приобрести котел, работающий на жидком энергоресурсе. Однако дизель относится к дорогим видам топлива, поэтому расходы на его использование значительно возрастут. Также потребуется подземный монтаж специального резервуара, в котором он будет храниться. Следует помнить и о высокой степени пожароопасности дизеля.

Электричество

Использование электрического котла желательно предусматривать в совместной системе с электрическими радиаторами. Такой проект подразумевает преобразование электроэнергии в тепловую без водного ресурса – напрямую.

По аналогии с жидким топливом такой носитель энергии обойдется недешево. Если позволяют средства, в такой ситуации лучше остановить свой выбор на автономном отоплении, позволяющем получать электричество от солнечных и ветровых преобразователей или мини-гидростанций.

Выбираем энергоноситель

Основной критерий выбора – стоимость энергоносителей, зависящая от страны и региона проживания. Если в РФ несомненным лидером является природный газ, то в остальных государствах бывшего СССР картина другая – первое место занимают дрова, брикеты и уголь. Не забудьте об электроэнергии, отпускаемой по вдвое меньшему ночному тарифу.

Выбирая подходящий вид топлива, стоит учесть пять факторов (помимо цены):

эффективность (КПД) работы отопительного оборудования, использующего этот энергоноситель;
удобство при эксплуатации;
как часто придется обслуживать агрегаты, расценки на вызов мастера;
требования к складированию.

Ниже приведем сравнительную таблицу, где показаны цены различных энергоносителей и сколько стоит киловатт тепла, полученный в реальных условиях. Площадь здания – 100 м², регион – Московская обл.

Примечание. Результаты расчетов и цены даны по состоянию на 15.02.2018. Со временем данные теряют актуальность, но разница в стоимости 1 кВт сохраняется.

По приведенным в таблице цифрам гораздо проще найти подходящий вариант (или несколько). Только сделайте поправку на стоимость энергоносителей в своем регионе. По другим критериям выбора дадим 4 совета:

Удобнее всего пользоваться газовым и электронагревательным оборудованием. Не нужно ничего складировать, постоянно обслуживать и возиться с чисткой водогрейных аппаратов.
Сжигать уголь и дрова — самый экономный способ обогрева. За сбережение средств придется расплачиваться трудом – пилить, носить, загружать топку, чистить дымоход. Сжигать брикеты и пеллеты комфортнее, но возрастает цена котельной установки и самого топлива. Плюс понадобится хранилище для складирования.
Солярка либо сжиженный газ – лучшее решение для обустройства автономного и одновременно комфортного отопления, когда прочие энергоносители недоступны. Минус – приличная стоимость горючего и монтажа топливной емкости.
Проверенный вариант – совмещение 2—3 энергоносителей. Распространенный пример: твердое топливо + электричество по ночному тарифу.

Какое топливо лучше использовать в конкретных условиях, подробно рассказывается в отдельном материале. Также рекомендуем посмотреть видео и выслушать полезные советы эксперта:

Какую систему выбрать?

Проектирование отопления частного дома осуществляется с учетом энергоносителя, которым будет производиться обогрев помещения. Существует несколько наиболее распространенных систем, при помощи которых во все внутренние помещения здания поступает тепло:

водяная;
воздушная;
электрическая;
открытого огня.

Под «открытым огнем» подразумевается каминный очаг или печь. Оба эти источника тепла малоэффективны в вопросе полноценного домашнего отопления, так как распространяют горячий воздух неравномерно. Они чаще всего включены в проект отопления в качестве декоративных элементов. На других системах остановимся более подробно.

Обеспечение циркуляции

Отопительная система дома работает за счёт движения теплоносителя по магистрали. Вода или другая жидкость, залитая внутрь, может циркулировать естественным путём или при помощи насоса.

Естественное движение воды может быть обеспечено только в трубах большого диаметра, установленных под уклоном. Изменяющаяся температура влияет на физические свойства жидкости и заставляет её циркулировать по системе. Но для естественной циркуляции необходимо большое количество воды в магистрали и радиаторы большого размера.

Движение теплоносителя по системе обеспечивает циркуляционный насос

Наличие в магистрали насоса даёт определённые преимущества. Во-первых, не нужно соблюдать наклон при монтаже отопительной конструкции, можно выбирать трубы и радиаторы любого размера. Во-вторых, для работы насоса требуется гораздо меньший объём воды.

Отдавая предпочтение принудительной циркуляции, важно определить правильное место установки насоса. В системах отопления частных домов его роль чаще всего выполняет циркуляционная помпа

Размещать её лучше всего на обратной трубе перед теплогенератором: при перекачивании холодной воды он будет меньше изнашиваться.

Поскольку отопительная система с принудительной циркуляцией представляет собой конструкцию закрытого типа, важно позаботиться о безопасности её работы. Во время нагревания циркулирующая жидкость имеет свойство расширяться

Чтобы давление внутри магистрали не повышалось до критических значений, в неё необходимо вмонтировать расширительный бак. Он будет собирать в себе излишки жидкости и отводить воздух, нормализуя давление в системе.

Соблюдение всех этапов проектирования позволит создать в частном доме систему отопления, которая будет эффективно выполнять функцию обогрева. При этом она будет безопасной и удобной в использовании.

Водяная

Проект отопления на основе наиболее распространенной водяной системы являет собой планирование замкнутого контура, по которому беспрерывно осуществляется циркуляция горячей воды. В этом случае функцию нагревателя выполняет котел, от которого по комнатам разводятся трубы и примыкают к радиаторам, отдающим основное количество тепла.

Осуществив теплоотдачу, вода перетекает обратно в котел, где снова нагревается и повторяет технологический цикл. Нагревателем для водяного типа отопления служат котлы, работающие на любом топливе. Водяная система обогрева делится на два типа: естественную и принудительную.

Естественная циркуляция

В первом случае теплоноситель циркулирует по трубам и радиаторам без воздействия дополнительной силы. Такой эффект достигается определенным способом монтажа элементов тепломагистрали.

Проектирование отопления при естественной циркуляции воды предусматривает необходимый угол наклона труб, дающий возможность протекать процессу под воздействием гравитации.

Горячая вода легче холодной, поэтому она проходит в высшей точке стояка. Отдав по пути свое тепло радиаторам, остывший теплоноситель вытесняется горячим и опускается в нижнюю точку системы (в котел), где снова нагревается.

Принудительная циркуляция

Принудительное перемещение воды по системе достигается работой циркуляционного насоса, интегрированного в отопительный котел. В отличие от естественной циркуляции принудительная нуждается в источнике электричества, от которого питается насос.

Разводка

Естественная и принудительная система циркуляции воды может использоваться при однотрубной, двухтрубной и коллекторной разводке. В первом случае проектирование систем отопления предусматривает монтаж одной трубы, которая выполняет функцию подачи и отвода воды одновременно.

При такой схеме температура дальнего от котла радиатора будет ниже, нежели ближнего. К тому же при выходе из строя одной батареи, остальные также перестанут функционировать, так как они не могут отключаться по отдельности.

Двухтрубная разводка дает возможность равномерного прогрева батарей благодаря тому, что подающая труба параллельно подключена к каждой из них. Вторая труба отводит остывший теплоноситель обратно в котел. При условии установки крана на каждом радиаторе их можно отключать по отдельности.

Коллекторная разводка наиболее удобна, так как после ее монтажа можно регулировать температуру теплоносителя в каждой отдельной комнате. Для данного способа обогрева помещения потребуется установка коллекторного шкафа.

Оборудование, комплектующие и материалы

Следующий шаг после разработки схемы – подбор всех элементов отопления:

теплогенератора;
радиаторов, коллектора теплых полов;
труб;
расширительного бачка, циркуляционного насоса, арматуры и деталей обвязки отопителя.

Уточнение. Газовые котлы настенного типа и некоторые напольные модели комплектуются насосом и расширительной емкостью, расположенной внутри агрегата. Если планируется приобретение такого аппарата, все равно убедитесь, что объема бачка хватит для вашей системы.

Сразу оговоримся, что в качестве отопительного агрегата будем рассматривать водогрейный котел. Установить воздушный или геотермальный тепловой насос без помощи специалистов у вас не получится, а присоединение водяного контура печки выполняется аналогично обвязке твердотопливного теплогенератора.

Как рассчитать вместительность расширительного резервуара, правильно подобрать насос и арматуру:

Полезный объем бачка должен составлять минимум 10% от общего количества теплоносителя, циркулирующего в тепловой сети. Водяная рубашка котла тоже считается.
Если площадь здания не превышает 150 м², то циркуляцию обеспечит насос с 25/40 либо 32/40. Первая цифра – диаметр резьбового присоединения, вторая – развиваемое давление. Агрегат 25/40 оснащен трубной резьбой 1” и способен выдать напор 0.4 Бар.

Самая распространенная модель перекачивающего агрегата 25/40 от бренда Grundfos
Для коттеджа больших размеров и напольных контуров насос лучше подобрать по алгоритму.
Отсекающие шаровые краны ставятся перед теплогенератором, расширительным резервуаром, насосным агрегатом и на патрубке подпитки. Дополнительное оборудование – буферная емкость, бак косвенного нагрева, гелиосистема – тоже должны отсекаться кранами.
Каждый радиатор отопления снабжается термостатическим клапаном на входе и балансировочным вентилем на выходе. В нерегулируемом исполнении на подающем патрубке батареи ставится шаровой кран.

Окончательный список комплектующих составляется после выбора основных элементов – теплосиловой установки, батарей и насоса с баком. Соответственно, дальше мы рассмотрим вопрос…

Воздушная

Такую систему можно вмонтировать исключительно на этапе возведения постройки. Она не подходит для готового частного дома. Это объясняется необходимостью встройки металлических, пластиковых или текстильных воздуховодов, через которые выдувается горячий воздух, нагретый теплогенератором.

В помещение теплый поток поступает из-под потолка и вытесняет холодный воздух, который, в свою очередь, по воздуховодам возвращается к теплогенератору.

Проектирование отопления по методу воздушного обогрева позволяет монтировать систему для внешнего забора чистого воздуха, который подмешивается к потоку. Циркуляция может достигаться гравитационным или принудительным способом.

Естественный воздухообмен происходит за счет разницы температур, а принудительный осуществляется при помощи специального вентиляционного оборудования. Теплогенератор может сжигать дизельное топливо, природный газ (магистральный или баллонный) и керосин. Продукты сгорания выводятся через дымоход.

Советы по монтажу домовой теплосети

Устройство отопления начинается с установки батарей в заранее подготовленных местах под окнами или на угловых наружных стенах. Приборы подвешиваются на специальные крюки, прикрепляемые к самой конструкции либо гипсокартонной отделке. Неиспользуемый нижний выход радиатора закрывается пробкой, сверху вкручивается кран Маевского.

Трубопроводная сеть монтируется согласно технологии сборки тех или иных пластиковых труб. Чтобы уберечь вас от ошибок, дадим несколько общих рекомендаций:

При монтаже полипропилена учитывайте тепловое удлинение труб. При повороте колено не должно упираться в стену, иначе после запуска отопления магистраль выгнется подобно сабле.
Разводку лучше прокладывать открытым способом (исключая коллекторные схемы). Старайтесь не прятать стыки за обшивкой или замоноличивать в стяжке, используйте для крепления труб.
Магистрали и подводки, находящиеся внутри цементной стяжки, обязательно защищайте слоем теплоизоляции.
Если по какой-либо причине на трубопроводе образовалась обращенная кверху петля, ставьте на нее автоматический воздухосбрасыватель.
Горизонтальные участки желательно монтировать с небольшим уклоном (1—2 мм на погонный метр) для лучшего опорожнения и удаления воздушных пузырей. В самотечных схемах предусматриваются уклоны от 3 до 10 мм на 1 м. п.
Мембранный расширительный бачок располагайте на обратной линии неподалеку от котла. Предусмотрите кран для отсечения емкости в случае неисправности.

Монтажная хитрость. Не заливайте стяжку ТП, пока не заполните контуры водой и не прогреете систему. Цель – повысить давление в пластиковых трубах и заставить их удлиниться, то есть, ввести в рабочий режим. Тогда материал не прогнется под весом монолита и не всплывет, если раствор получится жидким.

Электрическая

Для отопления своего дома можно применить электрические приборы: конвекторы, инфракрасные длинноволновые обогреватели или системы «теплый пол». Также для достижения максимального эффекта, рекомендуется комбинировать несколько электроприборов.

При любом из этих способов не избежать больших платежей за потребление энергоносителя, поэтому устанавливать их рекомендуется в тех случаях, когда отсутствуют альтернативные источники тепла.

Трубы для подключения радиаторов и теплых полов

Домовладельцам без монтажного опыта посоветуем следующие варианты:

Если хотите сэкономить на материалах, берите армированные полипропиленовые трубы (PP-R) с фитингами. Вдобавок купите недорогой китайский паяльник – на сборку 1 системы его точно хватит.
Без специального инструмента можно смонтировать отопительную разводку из металлопластиковых труб на компрессионных фитингах, затягивающихся рожковыми гаечными ключами. Недостаток – приличная стоимость деталей.
Лучшее решение – собирать систему из сшитого полиэтилена или металлопластика на прессовых фитингах. Специальные клещи придется взять напрокат.

Строение полипропиленовой трубы — для предотвращения теплового удлинения между слоями пластика заложена алюминиевая армировка

Важное замечание. Полипропилен не годится для монтажа теплых полов из-за толстых стенок и стыков, попадающих внутрь стяжки. Используйте металлопластик либо полиэтилен PE-X, PE-RT.

Трубопроводы из полипропилена свариваются согласно технологии, главное, — четко выдержать время нагрева. Категорически не рекомендуется муровать стыки PP-R в полах и стенах — во избежание последствий протечки.

Использовать медные, нержавеющие либо оцинкованные трубы новичкам не стоит. Качественный монтаж потребует определенных навыков – сварки, правильной резки, опрессовки. Металл надежен, но проигрывает пластику по цене.

Слева на фото трубы из металлопластика, справа — сшитый полиэтилен

Что входит в проект?

Профессионально составленная проектная документация должна включать в себя следующие позиции:

фирменный бланк предприятия с печатью;
лицензия организации;
пояснительная информация к пунктам проекта;
подробный план разводки магистралей (в том числе и высотный);
смета;
инструкция по выполнению работ;
спецификация материалов и оборудования;
эскиз проекта;
чертеж с деталировкой всех узлов отопительной магистрали;
план проводки коммуникаций и подключения узлов.

Плюсы и минусы квартиры с индивидуальным отоплением

Поквартирное отопление имеет положительные и отрицательные стороны, проявляющиеся в зависимости от условий эксплуатации.

Преимущества	Недостатки
Возможность включить отопление в любое время года и отключить при высокой температуре на улице, снижая затраты	Долгий срок проектирования и согласований
Поддержание требуемой температуры воздуха в помещении независимо от внешних условий	Значительные финансовые вложения на этапе проектирования и монтажа оборудования
Бесперебойное горячее водоснабжение даже в период профилактических работ	Затраты на прогрев смежных с соседями стен при включении индивидуального отопления в весенне-летний период
Экономичность, тариф на газ значительно ниже чем на централизованное отопление	Собственник обязан платить за общедомовые нужды: Постановление Конституционного суда РФ №16-П от 27 апреля 2021г.
Обязательное устройство теплоизоляции стояков, оставшихся в квартире, что портит внешний вид комнат
Шум при работе котла от сгорающего топлива и циркуляционного насоса

Выбирая индивидуальное отопление в квартире, сэкономить можно только на ежемесячных платежах. Рассматривая долгосрочную эксплуатацию, учитывают стоимость приобретаемого оборудования, затраты на его монтаж и обязательное (для газовых котлов) техническое обслуживание, а также стоимость замены по истечении 6-15 лет эксплуатации.

Способы прокладки отопительных трубопроводов

В отопительной системе коттеджа, трубы могут прокладываться двумя способами:

Открытый способ прокладки

В этом случае они прокладываются по стенам, параллельно плинтусам. На всем своем протяжении они находятся в зоне видимости.

Преимущества такого способа:

Доступ к трубам без демонтажа конструкций
Низкие тепловые потери
Несложный монтаж отопления

Основные недостатки:

Трубопровод часто портит вид помещений, не вписывается в дизайн
Во избежание провисаний и деформаций могут быть применены не все виды труб

Скрытый способ прокладки

Труба замуровывается в стене, в полу или декорируется наружным материалом.

Главные достоинства скрытой прокладки трубопроводов:

Возможность спрятать магистрали, чтобы они не портили интерьер
Возможность использовать трубы из современных материалов

Из недостатков можно выделить:

Затруднен доступ к трубам при необходимости их возможного ремонта, замены отдельных участков, устранения аварийных ситуаций
Ввиду больших тепловых потерь магистрали необходимо теплоизолировать

Выполняя трассировку скрытым способом, необходимо использовать только надежные и проверенные трубы. Оптимальный вариант – трубы из поперечно сшитого полиэтилена.

Заливку теплоносителя при данном способе необходимо выполнять только после гидравлического испытания отопительной системы.

Двухтрубная схема

Отопление дома двухтрубной схемой предполагает последовательное подключение радиаторов. Магистрали при этом общие для всех отопительных приборов.

Существуют два варианта реализации двухтрубной системы:

Двухтрубная попутная (петля Тихельмана)

Движение теплоносителя в прямом и обратном контурах происходит в одну сторону. Обратный контур начинается с первого радиатора, а подающий заканчивается последним. Правильное движение теплоносителя организуется за счет подбора диаметра трубопроводов. Используя петлю Тихельмана можно добиться равномерного прогрева помещений.

Двухтрубная тупиковая

Отличается от предыдущего вида разнонаправленным движением теплоносителя в прямом и обратном контуре и состоит из нескольких ветвей (плечей). Последний радиатор в каждой ветке является тупиковым. От этого радиатора начинается обратный контур.

Двухтрубная тупиковая схема системы отопления сложнее в реализации, чем попутная. Необходимо внимательное выполнение расчета гидравлической составляющей системы. Кроме того, необходимо соблюдать равенство нагрузки каждого плеча. Каждое плечо рекомендуется укомплектовывать не более чем пятью отопительными приборами.

Достоинства двухтрубных систем – низкая цена реализации и надежность работы (по сравнению с однотрубными).

Из недостатков можно выделить – необходимость большого количества соединений отопительных труб. Это значительно уменьшает надежность системы, и особенно критично при скрытой прокладке.

Кроме того, отсутствует возможность индивидуальной настройки каждого отопительного прибора в отдельности, что часто не позволяет установить требуемую температуру в конкретном помещении.

При двухтрубной разводке магистрали могут быть проложены, как открыто, так и скрыто. В первом случае обычно используются трубы из меди или полипропилена, во втором — из поперечно сшитого полиэтилена. Поперечно сшитый полиэтилен применяется по причине повышенной надежности соединения трубы с фитингом.