Проектирование систем отопления для загородных коттеджей: как не наделать ошибок

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.

Шаг 1 – схема отопления

Первоочередная задача при проектировании отопления – определиться с отопительной схемой. Выделяют однотрубную и двухтрубную схемы. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Подумайте, что для вас важнее: экономия средств, равномерный нагрев или эстетическая составляющая.

Что такое однотрубная схема?

Однотрубная схема отопления дома представляет собой цепочку последовательно подключенных радиаторов. Теплоноситель нужной температуры поступает в из стояка в отопительную магистраль.

Он движется от одного радиатора к другому, постепенно отдавая часть тепла. Таким образом, нагрев может быть неравномерным.

При реализации однотрубной схемы с верхней разводкой магистральная труба прокладывается по периметру всего отапливаемого контура выше приборов и оконных проемов. Радиаторы в этом случае подключаются в верхней части, что само по себе не очень эстетично.

И на входе, и на выходе радиатор оснащается отсекающими задвижками. На входе может ставиться терморегулирующая головка.

В схемах с нижней разводкой трубопровод проходит ниже обогревательных приборов. Смотрится такой вариант гораздо лучше, но требует обязательной установки кранов Маевского на каждую батарею.

Необходимы они для отвода излишков воздуха из верхней части батарей, образованных в результате поставки теплоносителя снизу без предварительного прохождения через открытый расширительный бак для разгазованности.

Преимущества однотрубного отопления загородного дома:

• экономия на материалах;
• простота проектирования и монтажа.

Относительно небольшое количество труб ощутимо отражается на внешнем виде отопительной системы, которую в большинстве случаев прокладывают открытым способом.

В двухэтажных и больших по площади коттеджах лучше не использовать такую схему

Недостатки:

• сложность контроля температуры;
• работа каждого радиатора зависит от состояния всей системы;
• ограниченность про протяженности, возможность обрабатывать контур длиной не более 30 м.

Чтобы обеспечить возможность временного или постоянного отключения одного или нескольких радиаторов без остановки системы, под каждым из них прокладывается байпас – обводная труба с системой клапанов.

Усовершенствование схемы Ленинградка подключения батареи путем установки двух или трех запорных кранов позволяет отключать отдельный прибор для ремонта без остановки работы системы и слива из нее теплоносителя. Подробнее о обустройстве однотрубной системы отопления в частном доме далее.

Двухтрубная модель отопления

Гораздо более совершенная схема – двухтрубная. Принцип ее действия заключается в наличии двух труб – подающей и обратной, к которым параллельно подключаются радиаторы.

При прокладке отопления по двухтрубной схеме радиатор подключается к подаче и обратке, с двух сторон оснащается отсекающими задвижками

Теплоноситель поступает по подающей трубе к каждому прибору с одинаковой температурой. После прохождения радиатора вода поступает в обратную трубу. Такой схемой можно обеспечить равномерный нагрев всего коттеджа.

Преимущества двухтрубной схемы отопления загородного дома:

• независимость приборов друг от друга;
• равномерный нагрев;
• возможность управлять теплоотдачей каждого радиатора с помощью установленных на приборы терморегуляторов.

Кроме сравнительно высокого расхода материалов материалов и стоимости проектирования, двухтрубная система отопления практически не имеет недостатков.

Шаг 2 — произведение расчетов и архитектурная часть

Архитектурная часть проектирования отопления предполагает обустройство или строительство помещения для оборудования – котельной загородного дома, а также выбор и расчет дымохода. Чтобы верно спроектировать мощность оборудования, диаметр труб, объем теплоносителя и другие параметры, следует произвести вычисления.

Расчетная часть не требует глубоких знаний из области высшей математики, достаточно подставить в формулы нужные коэффициенты и воспользоваться калькулятором.

Проектирование котельной по всем правилам

Прежде чем приступать к проектированию разводки и покупке материалов, нужно выбрать подходящее место для расположения теплогенератора. Это может быть отдельная комната в доме – котельная. Если лишнего помещения нет, можно соорудить пристройку.

Для газового котла, который будет работать от центрального газопровода, нужно организовать котельную по всем правилам, ведь газовые службы строго следят за выполнением норм эксплуатации газового оборудования. При размещении котла в неположенном месте или с нарушениями, проект не будет подписан и пользоваться котлом будет запрещено до устранения замечаний.

Качественно выполненная обвязка котельной обеспечивает беспрепятственный доступ ко всем компонентам системы

Основные требования к котельным в коттеджах:

• высота потолков от 2,5 м;
• объем помещения от 15 м³;
• ограждающие конструкции котельной должны обладать пределом огнестойкости 0,75 ч;
• должно быть предусмотрено естественное освещение;
• обязательно наличие вентиляции.

Расположение котла зависит и от его мощности. Так, если мощность агрегата составляет 151-350 кВт, его можно расположить только в отдельном помещении подвала или первого этажа, а также в пристройке. Котлы, мощностью 61-150 кВт допускается располагать и на втором или последующих этажах.

Приборы до 60 кВт могут находиться даже на кухне загородного дома, при условии наличия там окна с форточкой. Рекомендуем также прочесть материал о том, как грамотно обустроить котельную в загородном доме.

Выбираем дымоход и определяемся с размером

Еще одна важная деталь при проектировании – дымоход. Он будет выводить продукты сгорания наружу. Основные требования, которые предъявляют к дымоходам:

• предел огнестойкости материала не должен быть меньше 1 ч;
• все соединения и стыки должны быть обработаны огнестойкими материалами;
• дымоход должен быть абсолютно газонепроницаем;

Сечение дымохода определяется согласно предписаниям СНиП 2.04.05-91. Размер дымоходного канала зависит от мощности теплогенератора.

По материалам изготовления дымоходы могут быть:

• кирпичными;
• металлическими;
• керамическими.

Вариант из кирпича обычно проектируется еще на этапе возведения загородного дома. трубы бывают стеновыми, насадными и коренными. Устройство стенового варианта возможно только в период возведения стен постройки. Коренной и насадной тип можно соорудить как после возведения стен, так и после сооружения крыши.

В разобранном виде дымоходные трубы имеют вид метровых секций. Соединения должны быть герметизированы огнестойким материалом

Металлический дымоход используется сейчас повсеместно. Нержавеющая сталь – надежный, прочный материал, которому не страшны горячие продукты сгорания. Современные дымоходы проектируют в виде так называемых сэндвич-систем. Трубу из нержавейки помещают в такую же, но большего диаметра. Свободное пространство между ними заполняется утеплителем, как правило – базальтовой ватой.

Керамическая труба дымохода используется не так часто. Ее главное достоинство – высокая жаростойкость, а главный недостаток – хрупкость. Кроме того, керамический дымоход достаточно тяжелый.

Проектирование дымохода – ответственный шаг. Размер отверстия – один из важнейших параметров. Оно зависит от производительности и мощности котла.

Средние диаметры круглых дымоходов:

• для котлов, мощностью до 3,5 кВт – 16 см;
• до 5,2 кВт – 19 см;
• до 7,2 – 22 см.

При вычислении высоты дымохода, учитывается высота крыши и расстояние от дымохода до конька. Если труба расположена близко к верхней точке кровли (до 1,5 м), высота высота дымохода будет выше крыши на 0,5 м. Если расстояние между ними больше (от 1,5 до 3 м), дымоход должен быть как минимум на одном уровне с коньком.

Расчет необходимой мощности системы

Для того, чтобы произвести расчет отопительной системы загородного дома, нужно учесть сразу несколько факторов, это:

• климатическая зона, в которой расположен коттедж;
• мощность источника тепловой энергии;
• источники и объем потерь тепла;
• площадь и объем отапливаемых помещений;
• количество радиаторов и их размер;
• наличие утепления ограждающих конструкций.

Чтобы подобрать мощность котла и радиаторов отопления, используют такие формулы:

М_к=S_пом. x УМ_к/10 + 30%, где:

М_к – мощность котла;

S_пом. – площадь помещения;

УМ_к – удельная мощность котла на 10 кв. м. отапливаемой площади.

УМ_к зависит от региона. Для Москвы и Московской области принимают значение 1,2-1,5 кВт. Запас 30% будет достаточным для одноконтурного котла. Если предполагается двухконтурная схема, необходимо добавить еще 20% на подогрев воды.

Таким образом, дом 9×9 в Подмосковье может отапливаться одноконтурным котлом мощностью: М_к=81 x 1,5/10 + 30% = 16 кВт.

Зная мощность оборудования, можно высчитать минимальный объем воды в системе отопления коттеджа по формуле:

V= М_к x 15.

Для того же дома в Подмосковье в систему нужно будет залить V= 16 кВт x 15 = 240 л теплоносителя.

Циркуляция – естественная или принудительная?

При проектировании отопления для загородного дома нужно определиться с тем, как теплоноситель будет циркулировать в системе: под действием гравитации или при помощи насоса.

Благодаря небольшому уклону трубопроводу, теплая вода от котла стремится вверх и движется по трубам, а остывшая — опускается вниз. Таким образом, система становится полностью автономной

Естественный способ хорош тем, что для функционирования системы не требуется электроэнергия. Циркуляция осуществляется за счет физических свойств жидкости при изменении температуры.

Недостатки системы, устроенной по такому принципу:

• нужно больше теплоносителя;
• трубы должны быть большего диаметра;
• нужно соблюдать уклон в 2%.

Кроме того, для баланса температуры в сети с естественной циркуляцией необходимо увеличивать количество секций у батарей, расположенных в дальше всех от котла.

Если планируете систему с принудительной циркуляцией, в котельной должно быть подведено питание для насоса именно в той точке, где он будет располагаться по проекту

Принудительная циркуляция работает при гораздо меньшем количестве жидкости и диаметре трубопровода, уклон не требуется, а выбор радиаторов существенно расширяется.

Однако для полноценного функционирования нужно будет оснастить систему не только насосом, но также измерительными приборами и расширительным баком. Все это должно быть учтено при проектировании системы с принудительной циркуляцией.

Шаг 3 – выбор энергоносителя

Основа всей системы отопления – котел. В зависимости от вида топлива, которое используется для нагрева, выделяют 4 категории котлов:

• твердотопливные;
• дизельные;
• газовые;
• электрические.

Узнав основные характеристики всех видов генераторов тепловой энергии для коттеджа, вы не ошибетесь в выборе подходящего варианта.

Твердотопливный – веками проверенный метод

Для загородных коттеджей часто выбирают именно твердотопливные модели котлов. Это связано, прежде всего, с доступностью сырья.

Твердотопливный котел может работать не только на угле или дровах, но и на отходах деревоперерабатывающего производства, пеллетах, брикетах, торфе, даже на органическом топливе из навоза. Главное, чтобы было куда складировать весь запас топлива. Что касается КПД твердотопливных систем, то он достаточно низкий – около 75% в среднем.

Современные твердотопливные котлы имеют компактные размеры и презентабельный вид, но требуют организации котельной в соответствии с нормами безопасной эксплуатации

Еще одно преимущество такого котла – простота эксплуатации. Кроме того, при использовании твердого топлива система нагревается очень быстро, что немаловажно для загородных коттеджей. Но при такой скорости нагрева приходится постоянно добавлять горючее в топку, иначе система скоро остынет.

Покупая твердотопливную модель, будьте готовы загружать ее с периодичностью раз в 4-5 часов. С такой же периодичностью придется чистить зольник от сажи и золы.

Чем греет дизельный котел?

Дизельные котлы работают от светлого печного топлива – разновидности солярки. Она отличается от автомобильного ДТ тем, что требования к ее качеству предъявляют не настолько высокие, но зато такое топливо дешевле, за счет отсутствия дорожного сбора.

Чтобы пользоваться дизельным котлом, нужно установить бак для солярки, объемом не меньше 750 л. Можете представить, сколько места в котельной он займет.

Дизельные котлы относительно громоздкие и шумные, но в отдельной котельной они не будут создавать неудобства

Из плюсов такого вида отопления выделяют невысокую стоимость оборудования, автоматическое включение и выключение. Но оставлять такую систему без присмотра надолго нежелательно. Еще один недостаток этого прибора – шум во время работы.

Экологически чистый электрический обогреватель

Использовать электричество для отопления загородного дома, казалось бы, — простое и выгодное решение. Но и здесь все не так просто. Дело в том, что суммарная мощность электрооборудования, которое вы можете установить у себя в коттедже, ограничивается поставщиком энергоносителя.

Посмотрите на электрощиток. Допустим, указана сила тока 16 А. Зная напряжение в сети (220 В), можно высчитать допустимую мощность.

16А x 220В = 3520Вт.

3520 Вт – максимально допустимая мощность. Это значит, что котел, мощностью свыше 3,5 кВт не подходит для вашего загородного дома. Остается только писать заявление на разрешение установки автоматов большей мощности. Электрокотел может подключаться в обычную розетку, а может работать от трехфазного тока (380 В).

Электрокотел не создает шум и абсолютно не загрязняет окружающую среду. Это единственный вид теплогенератора, которому не нужен дымоход и отдельное помещение

Преимущества электрического источника отопления:

• автономность (не требует постоянного контроля);
• автоматическая поддержка температуры;
• не нужен дымоход;
• экологичность – нет продуктов сгорания;
• удобство эксплуатации.

Из недостатков выделяют высокий расход электроэнергии. Советуем также прочесть другую нашу статью, где подробно описана система электрического отопления.

Используем голубое топливо – газовая модель

Газовый котел – один из самых распространенных и широко представленных на рынке. Он работает на природном газе, может подключаться к газопроводу или баллону, если газ привозной.

Для сжиженного газа в баллонах такой тип котла не самый удобный. Одного 50-литрового баллона хватит на 1-2 дня отопления загородного коттеджа.

Современный газовый котел может стать украшением котельной — дизайн некоторых моделей радует глаз

Бывают одноконтурные и двухконтурные газовые котлы. Одноконтурный котел предназначен сугубо для отопления помещения. В двухконтурном есть еще функция приготовления горячей воды – выполняет роль газовой колонки. Если вы планируете периодически жить в своем загородном доме зимой, тогда есть смысл установить двухконтурный котел.

Но если в холодное время года вы будете отсутствовать долгое время и отключать котел, лучше приобрести одноконтурный. Опыт многих пользователей показывает, что слив воды из системы для временной консервации в двухконтурных моделях осуществляется сложно, часть воды может остаться в системе, что очень опасно и грозит замерзанием и растрескиванием труб.

Шаг 4 — другие составляющие системы

Помимо сердца отопительной системы коттеджа – котла, в ее состав входят и другое оборудование. Правильно запроектировать циркуляционный насос, расширительный бак, радиаторы или змеевики теплого пола и материал трубопроводов не менее важно, чем выбор самого котла.

Поэтому не пренебрегайте подробным изучением характеристик дополнительного оборудования и тонкостей его выбора.

Насос – куда его врезать?

Проектирование отопления с принудительной циркуляцией предполагает наличие насоса. Для загородных домов используют, как правило, циркуляционные помпы влажного типа.

При выборе насоса следует учитывать такие параметры:

• давление;
• производительность;
• условия эксплуатации (площадь помещения, выбранный теплоноситель, тип подключения, диаметр труб);
• дополнительные аспекты (уровень шума при работе, размеры агрегата).

При проектировании отопления в собственном загородном доме важно найти наиболее подходящее место в контуре для врезки насоса. По большому счету, правильно подобранная помпа одинаково хорошо справится со своей задачей на любом участке системы.

Причина, по которой ее рекомендуют устанавливать перед теплогенератором – на обратке, заключается в меньшем износе оборудования при перекачивании воды относительно низкой температуры.

Помпа «мокрого» типа не нуждается в смазывании деталей — во время работы крыльчатки и подшипники смазываются теплоносителем. Охлаждающая функция тоже на нем

Для надежной работы насоса при проектировании важно позаботиться о фильтре. Фильтр грубой очистки устанавливают непосредственно перед помпой. Он улавливает частицы, которые попали в воду в контуре отопления. Если проигнорировать установку фильтра, насос может быстро выйти из строя.

Группа безопасности и расширительный бак

Поскольку отопительный контур – система замкнутая, а вода имеет свойство увеличиваться в объеме при нагревании, в систему отопления загородного дома должен быть запроектирован расширительный бак. При повышении давления в трубах, излишки теплоносителя попадают в бак, тем самым понижая опасное давление.

Блок безопасности – набор из трех приборов, которые обеспечивают надежную и безопасную работу всей системы отопления коттеджа.

К ним относятся:

• манометр – для измерения давления;
• предохранительный клапан;
• воздухоотвод.

С манометром вопросов не возникает – он должен быть рассчитан на измерение давления 2-3 атмосферы. То есть манометр на 4 атм. будет в самый раз. Предохранительный клапан выполняет ту же функцию, что и расширительный бак, но в экстренных случаях, когда бак, по какой-то причине не сработал.

При критическом повышении давления излишки выводятся из системы через сливное отверстие клапана.

Ответвление трубы в виде трезубца слева — это и есть группа безопасности. А красный бачок сверху — расширительный бак

Воздухоотводчик должен обезопасить котел от случайно попавшего в контур отопления воздуха. Так как пузырьки воздуха в воде поднимаются вверх, устройства для отвода избытка воздуха устанавливают наверху стояка или каждой батареи.

Трубопровод и радиаторы – расчет и выбор

Следующий этап – определиться с материалом труб для контура отопления. Варианты могут быть такие:

• сталь;
• полипропилен;
• металлопластик;
• полиэтилен.

Стальные трубы раньше использовались для устройства отопления загородных домов. Они прочные и не боятся высокого давления. Главный их недостаток – подверженность коррозии. Ржавчина может проесть сталь насквозь, в трубах появляются свищи и вся система приходит в негодность.

Из-за коррозионных отложений на внутренней поверхности стальных труб, просвет со временем уменьшается. Да и для их монтажа вам потребуется как минимум квалифицированный сварщик.

Слабое место любого трубопровода – соединения. При проектировании контура отопления из полипропилена, по этому поводу можно не беспокоиться. Трубы соединяются сваркой – специальным паяльником. Стыки получаются монолитными.

Полипропиленовые трубы не подвластны коррозии, они практически не загрязняются изнутри, долговечные, легкие и недорогие.

Фитинги для полипропиленовых труб тоже могут изготавливаться без применения металла. Это делает их дешевле, и хорошо отражается на качестве соединения

Металлопластиковая труба продается в бухтах большой длины – до 500 м. Таким образом, можно вообще избежать соединения трубопровода из отдельных частей, проложив металлопластиковые трубы по всему отапливаемому периметру коттеджа. Они так же не ржавеют, в них ничего не откладывается, они долговечны. Но нужно беречь металлопластиковые трубы от уф-лучей и повреждений во время монтажа.

Полиэтиленовые трубы используют для горячего водоснабжения, отопления и устройства теплого водяного пола. Они обладают теми же преимуществами, что и другие, а их главный недостаток – высокая стоимость самих труб и фитингов.

Что лучше – радиатор или теплый пол?

В загородном доме в качестве излучателя тепла используют секционные, пластинчатые или панельные радиаторы.

Такие батареи могут быть:

• чугунными;
• алюминиевыми;
• стальными;
• биметаллическими.

Чугунные батареи очень тяжелые и хрупкие, но хорошо отдают тепло. Алюминиевые модели легкие и недорогие, но химически-неустойчивые, подвергаются коррозии и боятся скачков давления. Стальные батареи тоже страдают от коррозии, но химически устойчивы.

Биметаллический тип батарей объединяет достоинства алюминиевых и стальных радиаторов. Теплоноситель движется в стальной трубе и не соприкасается с алюминиевым корпусом. Этот вариант подойдет при использовании антифриза, а не воды в контуре.

В данном случае радиатор подключен к горизонтальной разводке. Используются полипропиленовые трубы, расположенные под полом. Трубы утеплены

Батареи располагают под оконными проемами – в местах, где стена охлаждается больше всего. В результате можно избежать запотевания стекол и возникновения конденсата на стенах. Количество радиаторов зависит от количества проемов, но не меньше 1-го на отапливаемое помещение. Подробнее о расчете радиаторов отопления читайте здесь.

При строительстве коттеджа актуально проектирование теплого пола для обогрева помещения. Водяной теплый пол представляет собой трубы, проложенные под напольным покрытием, которые являются частью контура отопления. Такая конструкция очень эффективна.

Проектировать теплый пол нужно вместе со всей системой и учитывать его наличие при расчете мощности котла и количества радиаторов.

Особенности выбора теплоносителя

Теплоносителем выступает чистая вода или антифриз. Вода, конечно, дешевле и доступнее. Она обладает высокой теплоемкостью и хорошо справляется со своей функцией. Однако, что особенно актуально для загородных домов, при остановке котла есть риск замерзания воды внутри системы и повреждение трубопровода.

Для таких случаев можно проектировать систему с антифризом в качестве теплоносителя. Он не замерзает, обладает хорошей текучестью и теплоемкостью. Однако, это экологически небезопасное вещество. Сливать его в канализацию запрещается. Большинство котлов не рассчитаны на работу с антифризом. А кроме всего вышесказанного, антифриз еще и на порядок дороже воды.

Используйте теплоноситель исключительно специально предназначенный для этих целей. Недопустимо заливать в систему автомобильную «незамерзайку», вы можете нарваться на подделку и залить в контур отопления какое-то неизвестное агрессивное вещество, кислоту, например

Шаг 5 – проектирование разводки + примеры

Сборка трубопровода может быть выполнена несколькими способами:

• тройниковый тип сборки;
• коллекторный.

Второе название коллекторного подключения – лучевое. К котлу подсоединяется коллектор, а от него под полом расходятся трубы к каждому из радиаторов.

Для отопления одноэтажного дома будет достаточно коллектора на 6 входов. Если коттедж двухэтажный, лучше установить коллектор вдвое больше

Реализуется коллекторная схема при помощи гибких металлопластиковых труб. После укладки материалов напольного покрытия все трубы отопления оказываются полностью скрытыми и не портят внешний вид комнаты. Входы и выходы к каждому радиатору подводятся снизу прямо из-под пола.

Тройниковое подключение осуществляется через соединение тройниками всех приборов отопления с подающей трубой и обраткой. Осуществить такую схему проще, не нужно тратиться на коллекторы и искать место для их установки, что обычно выполняется в центре постройки для уравнивания длины подключенных к гребенке колец.

Чтобы не изобретать велосипед, можно воспользоваться одной из типовых разводок отопления для загородного дома, которые успешно применяются в строительстве. Традиционная однотрубная модель хорошо показана на следующем чертеже.

На чертеже показан небольшой загородный, в котором вполне достаточно будет однотрубной системы

Для типового коттеджа часто применяется комбинирование одно- и двухтрубной схемы. В таком случае схема разводки выглядит таким образом.

Первая часть трубопровода имеет вид одинарной трубы и только перед первым радиатором она разделяется на две

Тот же дом можно отапливать и при помощи коллекторной схемы.

В данном случае достаточно коллектора на 4 кольца, подключенных к одному теплогенератору

На этой схеме от котла отходит отдельная ветка и уходит на крыльцо дома. Это подогрев ступенек для предотвращения образования льда.

Основная часть контура представляет собой двухтрубную систему, в то время как дополнительная ветка – однотрубную.

В данном случае система предусматривает отдельный насос, бак и блок безопасности для однотрубного ответвления на теплый пол в районе ступенек

На следующей схеме теплопровод имеет отводы в каждую из комнат. То есть каждое помещение отапливается отдельным контуром.

Трубы понадобится в несколько раз больше, но задвижки и терморегуляторы на каждом ответвлении позволяют регулировать температуру в каждой комнате индивидуально

Выводы и полезное видео по теме

На видео представлены основные методы подключения радиаторов, описаны преимущества каждого из них:

В этом видеоматериале подробно описаны все нюансы, которые следует учитывать при выборе труб отопления:

А вот хороший пример проектирования комбинированной системы для обогрева двухэтажного коттеджа:

Поскольку отопительная система загородного дома должна быть в первую очередь надежной и эффективной, разработке проекта нужно уделить максимум внимания. Любая неучтенная деталь может негативно отразиться на работоспособности отопления. Лучше поручите проектирование профессионалу, во избежание ошибок.

Если вам уже приходилось самостоятельно проектировать и обустраивать отопительную систему для дома, и вы знаете тонкости на которые обязательно нужно обращать внимание, пожалуйста, поделитесь своими знаниями и опытом с нашими читателями. Оставляйте комментарии в расположенном ниже блоке.