Проект отопления частного дома, проектирование системы отопления для загородного дома, примеры расчета, фото

Что представляет собой отопление дома

До строительства дома любые коммуникации казались мне сложными и непонятными. Но в частном доме я сам отвечаю за работу котельной, поэтому решил во всем разобраться.

Главный принцип работы системы отопления: запасенная энергия преобразуется в тепло с помощью теплоносителя — вещества, которое накапливает тепло, — передается по трубам и через устройства отдачи тепла, например радиаторы, нагревает пространство.

Как выбрать участок для строительства

Я описал принцип работы централизованной системы, которая отвечает за обогрев нескольких помещений. Еще бывают локальные системы, например камин, печь или тепловая пушка. Они обогревают не весь дом, а пространство, в котором установлены. Такие системы используются редко — обычно в домах с сезонным проживанием. Поэтому в статье я буду говорить о централизованной системе.

Системы отопления могут быть закрытого типа, то есть с использованием насоса для циркуляции теплоносителя, и открытого типа — без насоса, только за счет гравитации. Системы открытого типа имеют ограниченное применение и ряд особенностей в установке, поэтому здесь речь пойдет о системах закрытого типа.

Зоны комфортности

Основа экономного расходования энергии на отопление – тщательное зонирование дома по требуемой/допустимой степени комфортности комнат. Частному домовладельцу, не стесненному типовыми нормами и затратами на оплату специалистов-проектировщиков, можно рекомендовать зонирование здания более детальное, чем принято при массовой застройке под потенциальных покупателей, но сильнее экономящее тепло:

Зона полного комфорта – температурный диапазон 22-24 градуса, не более 2-х наружных стен. Сюда относятся детские, санузел (особенно – ванная), комнаты престарелых родителей, тренажерный зал, сауна, бассейн и т.п.
Спальная зона – кроме спален, это комнаты общего назначения, где сосредоточена вся личная жизнь их обитателей: гостевые, комнаты прислуги, помещения, сдаваемые в аренду. Температурный диапазон – 21-25 градусов.
Жилая зона – гостиная, столовая, кухня, рабочий кабинет для умственного труда, будуар хозяйки и пр. Температурный диапазон – по санитарной норме, 18-27 градусов.
Хозяйственная зона – здесь люди активно работают полностью одетыми по сезону. Скорее всего, имеются источники дополнительного обогрева. Сюда относятся кухня, домашняя мастерская, зимний сад и т.п. Верхний предел температуры не нормируется, нижний в отсутствие людей может опускаться до 15-16 градусов.
Зона временного пользования, или проходная зона – прихожая, лесничная клетка, гараж и т.п. Т.к. люди здесь появляются мимоходом и в верхней одежде, то нижний температурный предел задается в 12 градусов. Для обогрева целесообразно использовать теплый пол или потолочные инфракрасные (ИК) излучатели, о них см. далее, в разделе об электрообогреве. Радиаторы отопления – аварийные, временно включающиеся для защиты котла от перегрева.
Подсобная зона – в помещениях этой зоны источники тепла не устанавливаются, температурный диапазон вообще не нормируется, лишь бы выше нуля было. Обогрев осуществляется за счет теплопередачи из соседних помещений. Здесь также можно ставить аварийные радиаторы СО.

Элементы системы отопления

Система отопления состоит из компонентов. Наиболее важные такие.

Теплогенераторы — преобразователи энергии в тепло. Это, например, котел, который использует газ, электричество или жидкое топливо, чтобы вырабатывать тепло. Бывают и другие виды топлива — я уже рассказывал об этом в статье про выбор котла.

В системе отопления может быть один котел или несколько. Например, газовый котел установлен как основной, а электрокотел — как резервный, на случай временного отключения газа.

Как я подключала газ в частном доме после реконструкции

Расширительные баки — вспомогательный компонент системы отопления с жидким теплоносителем, который используется для стабилизации давления внутри системы. При нагревании воды ее объем увеличивается и «лишняя» вода попадает в расширительный бак. Примерно так же, как стабилизаторы напряжения защищают от перепадов в электросети, расширительные баки могут сглаживать резкие пики давления, которые создают скважинные насосы, и снижать нагрузку на них.

Как и отопительные системы, расширительные баки бывают открытые — чаще для открытых систем, и закрытые — герметичные, для систем с принудительной циркуляцией. Я рассказываю про закрытые.

Радиаторы — их еще называют батареями — это один из видов отопительных приборов, через которые тепловая энергия из теплоносителя попадает в отапливаемое помещение. Кроме радиаторов, эту функцию могут выполнять тепловые панели, конвекторы и другие приборы. Они бывают настенными и напольными, реже — потолочными.

Трубы переносят теплоноситель с энергией по системе отопления от генератора к отопительным приборам, а затем — уже охлажденный теплоноситель обратно для повторного нагрева.

Трубы бывают из разных материалов — от привычных стальных и пластиковых (полипропиленовых) до медных и металлопластиковых. Они отличаются параметрами: стоимостью, долговечностью, надежностью соединений, максимальным давлением, простотой установки — у каждого материала свои плюсы и минусы. Подобрать оптимальный вариант для вашей системы под конкретные задачи и бюджет поможет специалист.

Мы выбрали металлопластиковые трубы — они примерно в два раза дороже обычных пластиковых, но служат дольше, лучше держат тепло и почти не деформируются при нагревании.

Теплоноситель — это вещество с высокой теплоемкостью, то есть способностью накапливать тепловую энергию. С его помощью в централизованных системах тепло переносится от теплогенератора к отопительным приборам, например радиаторам. Простыми словами, это то, что внутри ваших труб. Разберем это подробнее в следующем разделе.

Запорная арматура — вспомогательные устройства, которые регулируют поток жидкости или газа в системах для сохранения герметичности.

Запорная арматура в отопительных системах — это чаще всего вентили, или краны, которые установлены на приборах системы отопления. Одна из целей использования запорной арматуры в системах отопления — не допустить попадания воздуха и сохранить герметичность.

Все о том, как жить в РоссииИ взаимодействовать с УК и соседями — в нашей рассылке. Подпишитесь, чтобы не пропустить важные статьиПодписаться

Можно ли рассчитать систему отопления

При создании системы отопления главное ответить на множество технических вопросов о параметрах для конкретного дома. Например: мощность котла, скорость движения жидкости, размещение радиаторов, мощность каждого радиатора, материал труб, их размещение, диаметр участков труб, вид запорной арматуры…

Ответить на все эти вопросы и другие подобные, поможет тепловой и гидравлический расчет.

Нам нужно определиться — сколько потребуется энергии для отопления конкретного дома и каждой комнаты в нем.
А затем исходя из этого, посчитать сколько жидкости (теплоносителя) в минуту и какой температуры подать в каждую комнату, подобрать радиаторы и рассчитать диаметры труб и т.п. и т.д.

Но сделать это непросто. Подобные расчеты делают специалисты, а расчеты с ответственностью за их результаты делают только проектные организации имеющие лицензию. А такой расчет влетит в копеечку.

Можно, конечно, воспользоваться программами доступными в сети интернет и сделать какие-либо расчеты самостоятельно, но где гарантия, что там не будет ошибки, если его делает не специалист теплотехник?

Основные плюсы проектирования отопления: зачем это Вам и зачем это нам?

Правильно выполненный проект отопления важен не только монтажникам, которым конечно намного удобнее работать по четким схемам, но и хозяевам дома, которые еще до начала монтажных работ будут точно знать общую стоимость системы отопления, что все работы будут выполнены по нормам, а отопление дома будет работать как часы.
Чтобы быть уверенным в качестве проекта, работы нужно доверять не частным исполнителям с многочисленных сайтов, и уж точно не друзьям или родственникам. Принимать решение о выборе исполнителя нужно, руководствуясь следующими важными и объективным показателями:

Возможность заключить официальный договор. Проект системы отопления – ответственная задача, которая так или иначе влияет не только на стоимость и работоспособность будущей системы, но и на безопасность жильцов. Договор связывает вас и исполнителя юридически и дает определенные гарантии того, что проектировщик выполнит все качественно и в срок.
Наличие у исполнителя портфолио действительно реализованных систем, а не только сотни нарисованных на бумаге проектов, которые так и не были исполнены. Заказывая проект у частного проектировщика, давшего минимальную цену, практически гарантировано Вы получите стандартный простой проект и набор материалов, немного скорректированные под габариты вашего дома. Будет ли система отопления нормально работать именно в Вашем доме — фактически лотерея. Ответить за качество так как компания, частник не сможет. А если довериться родственнику — с большой вероятностью может получиться как в выражении «Хочешь потерять друга, продай ему машину», что мы не раз наблюдали в своей практике.

Цели проектирования и исходные данные

Прежде чем приступить к проектированию отопления в доме, нужно чётко описать ряд поставленных задач. В общем случае проект должен давать развёрнутый ответ на вопросы такого порядка:

какого типа будет система?
какой мощности теплового агрегата будет достаточно, чтобы восполнить потери тепла в доме?
как распределить генерируемое им тепло по всем помещениям?
как разместить радиаторы и трубы, чтобы они не мешали расстановке мебели и прочим коммуникациям?
как развести систему с минимальным вложением материалов?
как обеспечить настройку системы для разных температурных режимов?
как сделать систему отопления безопасной и простой в обслуживании?

Естественно, разработка проекта не может начаться, если об объекте проектирования ничего неизвестно. В первую очередь нужна описательная документация здания: планы этажей, срезы в разных плоскостях сечения, экспликация помещений с их площадью и кубатурой.

Вторая часть исходных данных касается теплотехнических свойств постройки. Необходимо уточнить температурный режим для каждой комнаты, посчитать теплопотери как среднего значения, так и в самую холодную пятидневку. При расчёте утечек тепла через ограждающие конструкции обязательно должны учитываться окна, двери, характер перекрытий и смежных помещений — методика описана в СНиП 23–02–2003 «Тепловая защита зданий». Согласно этим принципам ведения расчёта нужно определить как индивидуальные теплопотери в каждой комнате, так и их долю в общих потерях дома.

Общий алгоритм функционирования водяных отопительных систем

У отопительных систем загородного дома с водяным теплоносителем, существуют общие алгоритмы работы. Отопительный котел подогревает жидкий теплоноситель, который распространяется по трубопроводу и попадает в отопительные приборы (радиаторы, водяные теплые полы, конвекторы, регистры). Они передают тепловую энергию теплоносителя в окружающую среду, обогревая помещения, в которых установлены.

Есть несколько параметров, по которым отопление дома отличается друг от друга.

Виды отопления в частном доме

Все отопительные системы можно классифицировать по следующим параметрам:

По виду топлива

В зависимости от потребляемого топлива, отопительные системы, устанавливаемые в частных загородных домах, могут быть следующих видов:

Газовые (магистральный или сжиженный газ)
Электрические
Твердотопливные (дрова, опилки, пеллеты, уголь и т.д.)
Жидкотопливные (солярка, отработанное масло и т.д.)
Геотермальные – системы на возобновляемых (альтернативных) источниках энергии

Все они обладают своими преимуществами и недостатками. Природный газ – оптимальное топливо для Москвы и Московской области. Если загородный дом имеет возможность подключения к газовой магистрали, то можно выбирать этот вариант без раздумий.

По виду теплоносителя

Исходя из вида, используемого в отопительном контуре теплоносителя, отопление дома может быть следующих классов:

Водяное
Воздушное
Паровое
Комбинированное – сочетающее в себе несколько видов теплоносителя

В Москве и Московской области самый распространенный вид обогрева – использование водяных отопительных систем. Именно на них мы и остановимся подробнее.

Воздух

Естественную циркуляцию теплого воздуха в помещении создают отопительные печи. Мы к ним вернемся ненадолго в конце, но пока отметим как факт: теплоемкость воздуха очень мала, и для полноценного воздушного отопления необходим либо воздухонагреватель большой площади, либо достаточно интенсивный конвективный поток.

Первый случай – теплые полы . Нагретый воздух в комнате с теплым полом мало соприкасается со стенами и окнами, а его температура невысока. Тепловая инерция очень мала, т.к. она прямо зависит от теплоемкости теплоносителя. Поэтому теплопотери оказываются ниже, чем при обогреве радиаторами, в 1,4-1,7 раза. Одно плохо: протолкнуть первичный теплоноситель через замурованную в пол длинную тонкую трубку трудно, поэтому для теплого пола необходим отдельный циркуляционный насос. Если электричество пропадет, он остановится и пол перестанет греть.

Из-за высокой эффективности в сочетании с энергозависимостью теплые полы желательно применять в помещениях, не требующих ровного температурного режима, но интенсивно теряющих тепло: в прихожих, коридорах, холлах. В спальне или детской нежелательно – повышенный комфорт при меньших расходах не окупает риска внезапного выстуживания ночью.

Второй случай – полностью воздушная СО от печи-калорифера в подвале через систему воздуховодов. В зданиях не выше 2-х этажей воздушно-конвекционная СО может быть очень экономичной, затем ее КПД стремительно падает. Она широко применялась в древности, но уже в Средние Века вследствие роста этажности зданий вышла из употребления. В настоящее время методика расчета воздушно-конвекционной СО отсутствует, поэтому ее постройка – удел любителей технических экспериментов на себе.

Пар

Отопление перегретым водяным паром под давлением почти начисто лишено тепловой инерции и при прочих равных условиях позволяет уменьшить мощность котла (и расход топлива) на 20-30% Однако использование паровых СО разрешено только в производственных помещениях при непрерывном квалифицированном присмотре и уходе за системой: вероятность аварии существенна, перегретый пар чрезвычайно, даже смертельно, травмоопасен, а паровые радиаторы нагреваются до 120-140 градусов. Сборка паровой СО сложна и трудоемка, т.к. единственно возможный материал для компонентов системы – сталь.

Вода и антифриз

На сегодняшний день оптимальным вариантом для частного жилого дома является водяное отопление: теплоемкость воды больше, чем у большинства прочих жидкостей, что позволяет сделать СО компактнее, но вязкость ее невелика. Это позволяет добиться небольшой тепловой инерции за счет ускорения оборота теплоносителя в системе; как – об этом далее. Для построения водяной СО можно использовать пластики, что облегчает работу и уменьшает дополнительные теплопотери.

Что касается растворов этиленгликоля в воде – антифризов – то их теплотехнические свойства ничуть не хуже. Но антифризы дороги, токсичны, поэтому требуется тщательная и долговечная герметизация системы. Кроме того, ограничивается выбор типа котла и удорожается его обвязка, т.к. использование аварийного сброса перегревшегося теплоносителя в канализацию исключено.

СО на антифризе желательно использовать во временно обитаемых зданиях, скажем, сдаваемых в аренду зимой. Но для них тогда потребуется обеспечить независимое электроснабжение – обвязка котлов на антифризе, как правило, электромеханическая и управляется электроникой. Дороже будет и сама СО: ее арматура должна быть рассчитана и на минусовой температурный диапазон, а конструкция исключать осаждение водного конденсата из наружного воздуха.

Особенности

Проектирование полноценной системы отопления помогает не только определиться с ее типом, но и подумать, что будет важнее: сэкономить деньги и обеспечить равномерное нагревание или оформить все красиво. Существует две схемы отопления – это однотрубная и двухтрубная. Безусловно, и у той и у другой есть и свои достоинства и недостатки.

Способы разводки

Способ разводки системы отопления — это принцип расположения отопительных приборов и соединяющих их труб.

Однотрубная схема подразумевает одну трубу, которая идет от теплогенератора — котла, проходит через все отопительные приборы и возвращается к котлу. Такой вариант позволяет сэкономить на прокладке труб.

Но при такой схеме вода после прохождения каждого следующего прибора будет холоднее. Поэтому при прогреве радиаторы, установленные ближе к котлу, нагреваются быстрее, а расположенные в самом конце цепи — перед тем, как вода вернется в котел для нагрева, — будут холоднее.

Если в однотрубной схеме у радиаторов не предусмотрен байпас — обходной маршрут для теплоносителя, — отключать такой радиатор нельзя: система отопления перестанет работать. Например, если одно из помещений не нужно отапливать, отключить или уменьшить поток тепла только для этой комнаты не получится.

Двухтрубная схема учитывает эти недостатки, поэтому к каждому отопительному прибору подведены две трубы: по одной нагретый теплоноситель поступает, по другой — уходит остывшим обратно к теплогенератору. Так прогрев всех помещений происходит равномерно.

Схема двухтрубной системы отопления. Фото: dompokrov.ru

Установка двухтрубной схемы дороже из-за большего расхода материалов для теплопровода, но позволяет настроить температуру индивидуально для каждого помещения.

Схема «Ленинградка» — это разновидность однотрубной схемы с установкой байпаса на радиаторы отопления. Система будет эффективна для отопления небольших домов и дач. «Ленинградка» делает прогрев помещений более равномерным, но полностью проблему не решает.

Схема системы отопления «Ленинградка».

При лучевой схеме все отопительные приборы подключаются к центральному узлу — распределительному коллектору. Коллектор распределяет входной поток теплоносителя на несколько контуров, независимых друг от друга, а затем соединяет обратные охлажденные потоки от каждого контура в один. Такие контуры могут быть оснащены регуляторами, которые позволят оптимально настроить поток тепла в каждый контур отдельно.

Что выбрать для вашего дома под конкретные требования — подскажет специалист после обследования помещений. Для моего дома рекомендовали использовать лучевую схему отдельно на первом и втором этажах. Так я смог установить термостаты на все радиаторы и легко выбирать разную температуру для каждой комнаты.

Однотрубная схема

Она состоит из цепочки последовательно подключенных друг к другу радиаторов. Теплоноситель, имеющий нужную температуру, подает тепло прямо в отопительную систему из стояка. Он двигается из одного радиатора в другой, на постоянной основе передавая им часть тепла. Поэтому нагрев после установки такой схемы не будет равномерным.

Если выбрана однотрубная схема отопления с верхней разводкой, то труба магистрали прокладывается по всему периметру отопительной системы. Кроме того, она должна быть выше окон и приборов. Батареи в таком случае имеют подключение в верхней части, что выглядит не очень привлекательно. Также стоит отметить, что они оснащены и на входе, и на выходе специальными отсекающими задвижками. Еще на одной из сторон может стоять терморегулирующая головка.

Если схема имеет нижнюю разводку, то линия трубопровода будет проходить ниже всех приборов для обогрева. Такая конструкция чаще выбирается для современных домов, поскольку она выглядит привлекательнее. Но тут есть своя особенность: на каждую батарею необходимо установить кран Маевского. Они ставятся для того, чтобы убрать излишки воздуха из батареи, расположенной вверху.

Однотрубная схема имеет ряд преимуществ:

простота в проектировании и установке;
значительная экономия и на самом процессе, и на используемых материалах.

Есть также и минусы:

сложный контроль температуры,
прямая зависимость работы каждой батареи от того, в каком состоянии находится вся система;
сложность отключения батареи от общей системы (чтобы не останавливать работу системы в целом, нужно под каждой из них проложить байпас, то есть обводную трубу, дополненную клапанами).

Двухтрубная схема

Такой вид схемы более продуманный и совершенный. Основной ее особенностью является то, что труб две, а не одна. Из этой пары одна труба является подающей, а вторая – обратной. К ним параллельно подключаются батареи. Прокладывая отопление по такой схеме, необходимо подключить радиатор к обеим трубам и оснастить их отсекающими задвижками.

В данной схеме теплоноситель продвигается по подающей трубе к каждому из радиаторов. Температура при этом одинакова везде. Затем жидкость идет по обратным трубам, что помогает обеспечить равномерный прогрев всего дома.

У такой схемы много положительных моментов. Прежде всего, это тот факт, что приборы не зависят друг от друга и равномерно нагревают все помещение. Кроме того, используя терморегуляторы, установленные на каждый из радиаторов, можно регулировать теплоотдачу любого из них. Недостатков как таковых у подобной схемы нет, можно отметить только большой расход материалов.

Схемы систем отопления с жидкостным теплоносителем

Наиболее часто в отоплении используется именно жидкий теплоноситель. Жидкость по трубам может двигаться принудительно, то есть с помощью насоса, или самотеком — по законам физики без дополнительного воздействия.

С самотечной циркуляцией жидкость движется по трубам под давлением горячей воды. Дополнительный насос не требуется, но у системы есть ряд особенностей установки. Котел устанавливают в самой нижней части системы отопления — он нагревает теплоноситель и толкает его наверх. Из верхней точки системы, где устанавливают расширительный бак, нагретая жидкость движется вниз к радиаторам отопления, а от радиаторов — обратно в котел. Чтобы жидкость могла двигаться сама, трубы в самотечной системе прокладывают под углом.

Схема системы отопления с самотечной циркуляцией на примере двухэтажного дома. Фото: stroy-okey.ru

С принудительной циркуляцией жидкость движется под давлением, которое создает насос. В такой системе нет ограничений на угол наклона труб, расположение расширительного бака и радиаторов, но нужен насос. Если насос не работает, котел не сможет передать тепло к радиаторам через нагретую жидкость.

Большинство современных домов — многоквартирных и частных — оборудованы системой принудительной циркуляции, далее будем говорить именно про нее.

Достоинства и недостатки принудительной и естественной циркуляции

У каждой системы есть свои достоинства и недостатки:

При отапливании помещения с большим количеством радиаторов циркуляционный насос просто необходим.

естественная циркуляция проще и дешевле – отсутствуют расходы на циркуляционные насосы;
принудительная циркуляция позволяет улучшить работу отопления в больших зданиях – в некоторых случаях можно обойтись и естественной циркуляцией, но тогда увеличивается время прогрева системы;
принудительная циркуляция характеризуется легким гудением – естественная циркуляция обладает полной бесшумностью.

То есть во всем есть свои преимущества и недостатки.

Особенности монтажа систем с принудительной циркуляцией

Здесь все очень просто – циркуляционный насос устанавливается рядом с отопительным котлом. Обязательно создание байпаса, чтобы насос можно было исключить из общей схемы или выполнить его замену в случае поломки. Рекомендуется выбирать производительные малошумящие насосы, чтобы они не донимали еле слышимым, но от этого не менее противным гудением.

Выбор отопительной системы

Выбор отопительной системы для коттеджа – непростая задача. Необходимо предусмотреть много «за и против». При этом необходимо рассмотреть и проанализировать следующие параметры:

Доступность топлива
Надежность – используемые технологии должны быть проверены временем
Стоимость, как самой отопительной системы, так ее эксплуатации и обслуживания
Распространенность технологий, на которой построено отопление дома, и наличие специалистов для проведения регулярного технического обслуживания
Ремонтопригодность
Внешний вид и сочетаемость с дизайном
Индивидуальные пожелания и их осуществимость без потерь общего качества системы обогрева

Далее мы постарались раскрыть основные нюансы, знание которых поможет Вам сделать осознанный выбор. При возникновении вопросов, Вы всегда можете обратиться к нам за консультацией.

Расчет системы отопления

В статье про выбор котла мы уже сравнивали разные виды топлива по стоимости и рассчитывали минимальную мощность котла по площади дома. Но затраты на установку и эксплуатацию зависят не только от размеров отапливаемого помещения.

От чего зависит стоимость отопления, легко понять, если рассматривать дом как теплый периметр, через который уходит тепло. Внешние стены дома, крыша и пол пропускают часть тепловой энергии, которая вырабатывается внутри. Тепло может уходить через щели в стенах, плохо настроенные окна и через сами стены, крышу и пол, если они плохо утеплены. Чем меньше таких источников потери тепла, тем меньше мощности нужно для отопления дома. Проще говоря, система отопления должна успевать вырабатывать тепло быстрее, чем это тепло уходит за периметр дома.

Калькулятор для расчета системы отопления может дать только примерную усредненную оценку мощности системы отопления со стандартными коэффициентами, которые закладываются в формулу и не могут гарантировать точности вычислений. Фактические теплопотери зависят от технологии строительства, конкретных материалов, качества выполненных работ и многих других параметров.

Я попробовал посчитать теплопотери в одном из таких калькуляторов. Для примера я проверил только стены — окна, пол и крышу нужно считать отдельно. Для самого простого расчета нужно выбрать город для определения температуры зимой по справочнику, желаемую температуру внутри, материал и толщину стен.

При расчете я указал, что дом в Московской области и хочу +22 °C зимой. Мой дом из бревна диаметром 300 мм, то есть толщина стены в разных местах меняется. Поэтому при расчете указал 250 мм.

Результат расчета — 0,03 кВт⋅ч теплопотерь с 1 м² площади стены каждый час самого холодного дня зимы. Если умножить примерную площадь стен на 24 часа, то по местным тарифам на электричество без учета КПД стоимость обогрева дома в течение самого холодного дня — больше 1000 Р, если верить калькулятору. И это я посчитал только стены без пола и крыши. В реальности я плачу в разы меньше.

Калькулятор не ошибся, он просто посчитал все по данным из справочников. Хоть я и указал, что у меня стены из сосны, бревно может отличаться и по-разному проводить тепло.

Расход тепла на вентиляцию — еще один источник теплопотерь. При оборудовании отопления нужно также проектировать и монтировать систему вентиляции, которая обеспечит приток свежего воздуха снаружи дома. Но в обмен на свежий воздух дом отдает уже нагретый, то есть охлаждается. Для расчета таких теплопотерь есть нормы, которые вычисляются по справочным таблицам. Это тоже лучше доверить специалисту.

Калькулятор выглядит очень сложным, но вводить данных нужно не очень много — остальное вычисляется автоматически и выводится для справки

Расчет теплопотерь

Теплопотери комнат 1-4 будем рассчитывать как принято, без учета внутреннего теплообмена в здании. 5 и 6 будем считать на все 4 стены, а то и на все 5-6 стен, если речь идет о нестандартной планировке. Для расчета нам понадобятся, кроме знания конструкции стены и толщины составляющих ее слоев в метрах, следующие величины:

Тепловое сопротивление материалов Rt или удельные теплопотери материалов qп.
Средняя температура января (или самого холодного месяца в вашей местности), ее можно узнать в местной метеослужбе или на сайте Росгидромета, или на сайте местного муниципалитета.
Средняя температура за зиму, сведения – там же.
Коэффициент сезонного использования мощности котла, уже применявшийся выше.

Примечание:удельные теплопотери иногда даются в ккал/м*час, тогда их нужно переводить в Вт/м^2, пользуясь соотношениями между джоулем и калорией и между джоулем и ваттом.

При типовом проектировании расчет теплопотерь ведут по их удельным значениям и температуре самой холодной недели в году. Результаты получаются достаточно точными для больших многоэтажных зданий (таблицы удельных теплопотерь, вообще говоря, разрабатываются отдельно для зданий сходной конструкции). Малый частный дом по теплу совершенно точно нужно рассчитывать по тепловому сопротивлению материалов. По удельным теплопотерям частнику можно с достаточной точностью считать отток тепла через холодный чердак и входную дверь.

Некоторые данные к расчету приведены на рис. Но, вообще говоря, Rt и qп нужно брать из спецификации на материал. У того же кирпича и пенопласта они существенно различаются не только от производителя к производителю, но и от партии к партии. Если поставщик не показывает паспорт материала или в нем нет Rt или qп, лучше купить где-то еще. Это тот случай, когда скупой платит не дважды, а всю жизнь.

Собственно расчет прост: умножаем табличное значение Rt для данного материала на толщину его слоя в метрах, от результата берем обратную величину, это не что иное как теплопроводность данного слоя, и умножаем ее на площадь рассчитываемой поверхности и на разницу температур (температурный градиент) по обе ее стороны; если на пути тепла несколько слоев разных материалов (напр. штукатурка-кирпич-утеплитель), то Rt каждого слоя складываются. В результате получим поток теплопотерь из комнаты в ваттах Qп. Если расчет ведется по удельным теплопотерям qп, их табличное значение умножаем на разность температур и площадь поверхности, но просчитать многослойку по qп уже сложнее, их для этого нужно привести к Rt.

Расчет ведется отдельно для стен, пола, потолка, окон и дверей. За максимум температурного градиента ΔT берем минимум допустимой температуры помещения, а за его минимум:

Для стен и окон – среднюю температуру января, поделенную на коэффициент сезонного использования мощности котла ξ.
Для потолка – среднесуточную температуру самой холодной недели зимы, как в расчете по удельным теплопотерям.
Для пола – среднезимнюю температуру данной местности.

С точки зрения типового проектирования этот метод – совершенная ересь. Но мы учтем обстоятельство, которое в многоэтажках не действует, а именно: тяга котла в малом частном доме обеспечивает вентминимум воздухообмена с большим избытком. Затем, как сами себе хозяева в своем доме, воздух в котельную пустим 2 путями: через щель под дверью из кухни или решетку с фильтром над полом в туалете/ванной, и с улицы через клапаны в наружной стене.

В средние холода клапаны котельной закрыты. Вдруг ударит аномальный мороз, их открываем, подток воздуха к котлу из дома ограничиваем или вовсе перекрываем. «Дышальный» минимум в 7 куб.м/час на человека обеспечиваем по-дедовски: форточками или, посовременнее, вентклапанами в комнатах. Еврокачества жизни тут никакого, но ведь прикрыть/открыть клапаны не сложнее и не труднее, чем поджарить яичницу. Которую Европа тоже кушает. А при таком построении СО расходы на отопление частного дома меньшие, чем абонплата за тепло в городской квартире – реальность. Наконец, если у хозяина голова и руки на месте, то кто мешает снабдить клапаны температурной автоматикой? Тогда и с качеством жизни все в порядке будет.

Расчет радиаторов

Расчет батарей в комнаты прост: найденную ранее величину теплопотерь делим на тепловую мощность одной секции, умножаем на коэффициент запаса 1,2 и округляем до ближайшего наибольшего целого, мы получили количество секций на комнату. Но обратите внимание: не сказано «на паспортную мощность секции».

Дело в том, что паспортная мощность дается для температуры подачи 90 градусов и обратки 70 градусов. В многоэтажках это оптимум. Но наша СО не такая большая и мы можем уменьшить соотношение температур подачи/обратки до 80/60 градусов. Меньше нельзя, если обратка остынет ниже 50 градусов, то или сработает байпас котла (см. далее) и деньги за тепло полетят в трубу, или, еще хуже, в котле может выпасть кислотный конденсат, способный быстро и полностью вывести его из строя. Чего мы этим добьемся? Меньших теплопотерь от батарей прямо в стены. Существенно меньших, т.к. теплоотдача нагретого тела пропорциональна 4 степени его температуры.

Значит, нам нужно для правильного расчета батарей пересчитать их мощность на меньший температурный диапазон. Паспортное соотношение температур 90/70 = 1,2857, а наше 80/60 = 1,3333. Поправочный коэффициент для батарей будет (1,2857/1,3333)^4 = 0,865. На него и умножаем паспортную мощность секции для расчета.

Какие?

В продаже есть радиаторы отопление 4-х типов:

Стальные тонкостенные – самые дешевые.
Алюминиевые.
Биметаллические сталь-алюминий – самые дорогие.
Чугунные, только не старые «гармошки», а профилированные.

Первые более подойдут для регионов с мягкой зимой и непродолжительным отопительным сезоном. При интенсивной топке они могут коррозировать, и при ней же в системе возможны гидроудары, которых тонкая сталь не выдерживает.

Алюминиевые батареи хорошо отдают тепло и обеспечивают малую тепловую инерцию системы; теплопроводность алюминия очень высока, а теплоемкость мала. Но непрочны, в регионах с резкими сменами погоды могут потечь от гидроударов. Кроме того, плоховато сопрягаются с металлическими трубопроводами, коэффициент температурного расширения (ТКР) алюминия велик. Лучше всего использовать их в регионах севернее черноземной полосы, где зима стабильно холодная, тогда недостатки алюминия не сказываются.

В биметаллических радиаторах алюминиевые секции нанизаны на тонкий прочный сердечник из спецстали. Технических недостатков у биметалла нет, применять биметаллические батареи можно где угодно без ограничений, но они очень дороги.

Чугун вечен, гидроудары вообще игнорирует, по дешевизне – второй после стали. однако тяжел, для монтажа радиаторов нужен помощник. А самое главное – обладает очень большой для металла теплоемкостью. Тепловая инерция СО и теполопотери в ней на гистерезис будут велики.

Примечание:все выше и нижеописанные хитрости экономии тепла в системе с «чугунками» недействительны. Ее нужно считать по-типовому.

Открытая или закрытая?

Открытые, или атмосферные, СО (слева на рис. ниже) до недавнего времени строились повсеместно, они просты и требуют минимума материалов. Сейчас строить новые СО открытого типа в большинстве стран запрещено по следующим основным причинам, кроме которых есть и много других:

Для создания давления в 1 ати (атмосферу избыточную), что примерно равно 1 бар, нужен подъем расширительного бака на 10,5 м.
Расширитель требуется большого объема, что увеличивает инерцию СО и риск гидроудара.
При любом утеплении расширителя его теплопотери недопустимо велики.
Открытая СО требует регулярного ухода и обезвоздушивания.

Закрытые СО сложнее и затратнее в постройке, но отвечают современным требованиям и могут неограниченное время работать без присмотра. Общая схема закрытой СО показана справа на рис:

Открытая и закрытая СО

Ее часть правее сечений, обозначенных А-А, вполне доступна для самостоятельного изготовления. То, что левее – собственно, уже обвязка котла. Это отдельная тема, во-первых. Во-вторых, сколько линеек котлов в продаже, столько к ним и обвязок, подробно описанных в фирменных спецификациях. Поэтому укажем только, для ориентировки, назначение ее частей:

Т1 – байпас (обход, шунт) котла. Если температура обратки падает до 50 градусов, термоклапан 10 срабатывает от датчика 12 и перепускает часть воды из подачи в обратку. Вентилем 5 байпас перекрывают, если отопление переключается на аварийно-резервный электрокотел ВИН (см. ниже и далее) 14.
Т2 – байпас циркуляционного насоса (попросту – помпы) 6. Срабатывает от термометра подачи 3 (такой же термометр желателен на обратке) в случае перегрева подачи при неисправности насоса или пропадании электричества. СО при этом переходит в слабо греющий и неэкономичный, но энергонезависимый термосифонный режим.
2 – системный манометр.
4 – аккумулирующий сосуд (тепловой демпфер), необходим для предотвращения гидроударов. Чаше всего совмещается с бойлером ГВС, т.к. СО с ним связана не непосредственно, а змеевиком-теплообменником. Если предусмотрена работа СО от альтернативного источника энергии (АИ) 13, то в демпфер встраивают второй змеевик, если АИ – солнечный коллектор (СК), или низковольтный ТЭН, если АИ – солнечная батарея (СБ).
7 – радиаторы отопления.
15 – вентиль воздушного дренажа, устанавливается в наивысшей точке системы.
8 – раздаточный и сборный коллекторы, нужны для предотвращения гидроударов из-за перепада давления воды по высоте этажа. Количество раздающих/собирающих патрубков – по числу этажей. Размещаются примерно посредине высоты здания. В одноэтажном доме не нужны.
9 – мембранный расширительный сосуд с аварийно-технологическим выпуском воды в канализацию. Служит для компенсации теплового расширения теплоносителя.
11 – подпитка СО от водопровода. В простейшем случае – поплавковый кран и фильтр-отстойник. Если вода плохая, ставят дополнительные приборы ее подготовки. Система подготовки воды для ГВС условно не показана, т.к. к СО не относится.
14 – аварийно-резервный вихревой индукционный нагреватель ВИН. Работает от домовой электросети или от АИ-СБ через инвертор DC/AC 220В 50/60 Гц.

Как спроектировать систему отопления –

При создании системы отопления в частном доме «с нуля» важно не ошибиться с ее параметрами, правильно подобрать к условиям котел, схему разводки, радиаторы и др. Можно прибегнуть к помощи специалистов, или проектных организаций, но придется оплачивать их труд. Можно сделать все своими руками.

Рассмотрим насколько сложно спроектировать систему отопления самостоятельно и можно ли воспользоваться приблизительными расчетами? Что нужно учесть при создании отопления в доме самостоятельно

Проектирование схем отопления

Если реализовать все вышеперечисленные мероприятия, направленные на сбережение тепла, то владелец загородной недвижимости сможет минимум на две недели позже включить основную отопительную систему и на пару недель раньше ее отключить.

Проект системы отопления частного дома предусматривает создание основной теплоснабжающей конструкции, которая бывает:

воздушной – она не требует прокладки трубопроводов и монтажа радиаторов. В данном случае поддерживать температуру на постоянном уровне более сложно, а КПД постоянно меняется в зависимости от внешних условий, но такой проект отопления коттеджа обходится дешевле по сравнению с другими вариантами;
электрической – она была бы более популярной, но у многих потребителей мощность электросетей ограничена. Проект отопления частного дома на основе использования электричества обходится дорого в обслуживании и эксплуатации – стоимость электроэнергии не дешевая;
инфракрасной – подобные проекты соответствуют современным требованиям к отопительным системам, кроме этого наблюдается тенденция их удешевления, так как в их основе лежат передовые технологии, постоянно совершенствующиеся
трубопроводной – наиболее распространенная система, поскольку это самый дешевый источник обогрева дома. Для ее обустройства потребуется создание мини-котельной, где расположится нагревательный котел, насосы, некоторые контролирующие датчики.

Какую из теплоснабжающих конструкций предпочесть, решает, в конечном счете, владелец частного домовладения, но перед этим ему не помешает проконсультироваться с профессионалами. Самостоятельно создать такую отопительную систему довольно проблематично, если отсутствуют соответствующие знания и опыт. Допущенные ошибки при реализации проекта обходятся в значительную сумму денег.

Проект трубопроводной системы обогрева частного дома

Существует несколько вариантов трубопроводных конструкций, но они непременно включают следующие элементы:

нагревательный прибор;
трубопровод;
циркуляционный насос;
радиаторы;
фильтры;
расширительный бак;
контрольные и регулирующие устройства;
соединительные элементы.

Профессионально составленные проекты систем отопления частного дома непременно учитывают необходимость выполнения комплекса работ по снижению теплопотерь здания. С этой целью утепляют полы, стены, потолки, оконные рамы и наружные двери.

Почему важно отнестись к проектированию ответственно?

«Сэкономив» на расчете и проектировании отопления, владельцы жилья подвергают свое имущество значительному риску. В дальнейшем это грозит как минимум перерасходом топлива, соответственно, переплатой при использовании котла, а в худшем случае угрожает всей конструкции дома.

Проект отопления дома составляется с учетом того, что система будет работать в условиях высокого давления и при значительных температурах. Ошибки в этих подсчетах могут привести к очень неприятным последствиям. Сотрудничество с профессионалами – это единственный возможный вариант для расчета отопления частного дома и любого другого сооружения.

Планировка

Если СО проектируется для уже построенного дома, то ничего не попишешь – зонировать придется то, что есть и теплопотери выйдут какие получатся. Но все равно меньше, чем по стандартным методикам расчета. Если же СО вписывается в дом на этапе предварительного проектирования, то нужно руководствоваться следующими правилами:

На комнату комфортную должно приходиться не более 2-х наружных стен, т.е. не более 1 наружного угла. Теплопотери через углы максимальны.
Для котла, пусть и настенного, лучше выделить отдельное помещение, это повысит его среднесезонный КПД. Минимальные требования по противопожарным правилам – объем от 8 куб. м, высота потолка от 2,4 м, обязательно должно быть открывающееся окно площади от 10% площади пола котельной, необходим свободный приток воздуха либо через щель под дверью от 40 мм, либо через решетку с воздушным фильтром в ней (желательно), либо через приточные клапаны с улицы. В котельной обязателен отдельный дымоход, не сообщающийся с общей вентиляцией и другими дымовыми каналами (скажем, с дымоходом камина). Отделка – из негорючих материалов, перегородки со смежными комнатами – не менее чем в кирпич (27 см).
Комнаты 1-й зоны желательно располагать смежными с котельной (топочной), чтобы полнее использовать бросовое тепло котла. Но дверь в котельную нужно делать либо с улицы, либо из комнат нежилых зон – хозяйственной, проходной, подсобной, кроме гаража.
Санузел предпочтительно располагать либо тоже смежным с котельной, либо поближе к центру здания.
Помещения хозяйственной, проходной и подсобной зон следует размещать с углах, у наветренной, северной или северо-восточной стен.
Комнаты хозяйственной зоны, кроме того, желательно использовать в качестве тепловых буферов между 1-3 и 5-6 зонами.

Примеры стандартного (по типовым, но с умом примененным нормам) и нестандартного планировочных решений показаны на рис. Обозначения: Г – гостиная, С – спальня хозяев, Д – детская, КР – комната родителей хозяев (для бабушки), К – кухня, Каб – рабочий кабинет хозяина, Тл – туалет, Вн – ванная, Гр – гардеробная, П – прихожая, Т – топочная (котельная), Ч – чулан, Х – холл, Ф – фонарь над холлом из поликарбоната на плоской крыше, Гар – гараж.

Оба дома имеют общую площадь менее 150 кв. м, а под застройку для них достаточно 4-х соток, и еще остается место для газона и садика на задворках. Тем не менее, гостиную в 30-35 квадратов и спальню в 15-20 квадратов может себе позволить далеко не каждый обеспеченный горожанин.

Дом слева – для семьи со сложившимся укладом и традиционным мышлением. Детскую отнесли в угол, а бабушкину комнату к топочной потому, что первенец уродился крепышом, а старушке полезно погреть косточки. Если бабушка, по ее собственным словам, заживется на свете до тех пор, пока не понадобится вторая детская, хозяин согласен уступить ей кабинет.

Дом справа – для молодой самостоятельной семьи. Благодаря довольно большому холлу неправильной формы удалось распихать все-таки (по выражению проектировщика) двери в комнаты и затолкать санузел в центр здания. Крыша встроенного гаража (он не на цоколе и потолок в нем ниже) более чем на 1,5 м ниже крыши дома. К тому времени, когда родители расплатятся по ипотеке и понадобится вторая детская, над гаражом предполагается надстроить полуторный этаж из одной большой комнаты и отдать ее старшей дочери.

Монтаж системы отопления

Строительство любого дома должно начинаться с проектов — архитектурного и инженерных систем. Если есть дизайн-проект — отлично, но все проекты должны переплетаться друг с другом, чтобы из-за технических особенностей оборудования не пришлось что-то менять в момент установки.

Подключение котла

Следует отметить, что обвязка газовых, дизельных и электрических теплогенераторов практически одинакова. Тут надо учитывать, что подавляющее большинство настенных котлов оборудовано встроенным циркуляционным насосом, а многие модели – и расширительным баком. Для начала рассмотрим схему подключения простого газового или дизельного агрегата:

На рисунке изображена схема закрытой системы с мембранным расширительным баком и принудительной циркуляцией. Этот способ обвязки встречается наиболее часто. Насос с байпасной линией и грязевиком находится на обратной магистрали, там же стоит расширительная емкость. Давление контролируется с помощью манометров, удаление воздуха из котлового контура происходит через автоматический воздухоотводчик.

Примечание. Обвязка электрического котла, не укомплектованного насосом, осуществляется по такому же принципу.

Когда теплогенератор снабжен собственным насосом, а также контуром для подогрева воды на нужды ГВС, разводка труб и монтаж элементов выглядит следующим образом:

Здесь показан настенный котел с принудительным нагнетанием воздуха в закрытую камеру сгорания. Для удаления дымовых газов служит двустенный коаксиальный газоход, выведенный на улицу горизонтально сквозь стену. Если топка агрегата – открытая, то нужен традиционный дымоход с хорошей естественной тягой. Как правильно установить дымоходную трубу из сэндвич – модулей, изображено на рисунке:

В загородных домах большой площади нередко приходится состыковывать котел с несколькими контурами отопления – радиаторным, теплыми полами и бойлером косвенного нагрева для нужд ГВС. В такой ситуации оптимальным решением будет задействовать гидравлический разделитель. Он позволит организовать независимую циркуляцию теплоносителя в котловом контуре и одновременно послужит распределительной гребенкой для остальных ветвей. Тогда принципиальная схема отопления двухэтажного дома будет иметь такой вид:

По этой схеме на каждом контуре отопления предусмотрен собственный насос, благодаря чему он работает независимо от остальных. Поскольку к теплым полам следует подавать теплоноситель с температурой не более 45 °С, на этих ветвях задействованы трехходовые клапаны. Они подмешивают горячую воду из основной магистрали тогда, когда снижается температура теплоносителя в контурах теплых полов.

С теплогенераторами на твердом топливе дело обстоит сложнее. Их обвязка должна учитывать 2 момента:

возможный перегрев из-за инертности агрегата, дрова никак не удастся потушить быстро;
образование конденсата при поступлении в котоловой бак холодной воды из сети.

Чтобы избежать перегрева и возможного закипания, циркуляционный насос всегда ставится на обратке, а на подаче сразу за теплогенератором должна стоять группа безопасности. Она состоит из трех элементов: манометра, автоматического воздухоотводчика и предохранительного клапана. Наличие последнего имеет решающее значение, именно клапан сбросит лишнее давление при перегреве теплоносителя. Если вы решили организовать отопление дома дровами, то нижеприведенная схема обвязки обязательна для исполнения:

Здесь же байпас и трехходовой клапан защищают топку агрегата от выпадения конденсата. Клапан не пропустит в малый контур воду из системы, пока температура в нем не достигнет 55 °С. Подробную информацию по этому вопросу можно получить, просмотрев видео:

Совет. Твердотопливные котлы в силу особенностей эксплуатации рекомендуется использовать совместно с буферной емкостью – теплоаккумулятором, как это изображено на схеме:

Многие домовладельцы ставят в помещении топочной два разных источника тепла. Их надо правильно обвязать и подключить к системе. На этот случай мы предлагаем 2 схемы, одна из них – для твердотопливного и электрического котла, совместно работающих с радиаторным отоплением.

[spoiler title=”Источники”]

https://journal.tinkoff.ru/guide/heating/
https://vopros-remont.ru/zagorod-i-stroika/otoplenie-chastnogo-doma/
http://teplodom1.ru/sistemotopl/120-kak-sproektirovat-sistemu-otopleniya-podbor-parametrov.html
https://chastnyj-dom.ru/proektirovanie-sistem-otopleniya-chastnogo-doma-v-moskve/
https://www.rmnt.ru/story/heating/proektirovanie-sistemy-otoplenija-vchastnom-dome-svoimi-rukami.1250693/
https://mskgrp.ru/articles/otoplenie-v-chastnom-dome
https://stroy-podskazka.ru/otoplenie/pravila-proektirovaniya/
https://remont-system.ru/otopitelnye-sistemy/shemy-otopleniya-chastnogo-doma-svoimi-rukami
https://teploizolyaciya-info.ru/zagorodnoe-stroitelstvo/__trashed-7.html
https://cotlix.com/otoplenie-v-chastnom-dome-svoimi-rukami-podrobnoe-rukovodstvo

[/spoiler]

Дизайн интерьера