Виды и особенности устройства систем отопления в частном доме
Обогрев частного дома осуществляется с помощью воды, воздуха или электричества.
Электрическая
В доме устанавливается электрический котёл, который нагревает воду и разносит её по комнатам.
Плюсы метода:
- Безопасность. Если все установлено и работает правильно — риск угрозы жизни и здоровью минимален.
- Небольшие затраты на приобретение. Не надо платить за прокладку газовых труб, монтаж, составление проекта.
- Низкий уровень шума, экологичность.
- Отсутствие дополнительных работ. Такая система не требует тщательного анализа каждый сезон: замены вышедших из строя вентиляторов, датчиков, частого технического осмотра.
Минусы:
- Нестабильность при скачках напряжения. Если свет отключили — отопление также отключается. Решает проблему автономный генератор. Но это дорого.
- Дороговизна. Плата за электричество выше стоимости газового отопления.
Важно! Для электрического отопления необходимо утепление стен дома. Это уменьшит теплопотери, а, значит, и расход электроэнергии на обогрев
Воздушная
Метод предусматривает установку трёх компонентов: теплогенератора, нагревающего воздух, воздуховодов, которые подводят тепло к комнатам и вентилятора, который распределяет тёплый воздух.
Схема работы: воздух нагревается при помощи вентилятора в теплообменнике, а оттуда по теплотрассам подаётся в комнаты.
Отопление от солнечных батарей, которые устанавливаются на крыше дома одна из разновидностей воздушной системы обогрева.
Преимущества отопления нагретым воздухом:
- отсутствуют дополнительные траты на покупку радиаторов, труб;
- на обогрев комнат уходит меньше времени;
- эффективность передачи энергии 90%;
- объединяется с системой климат-контроля в доме.
Недостатки:
- готовую систему невозможно переделать;
- придётся приобретать дополнительный источник питания, чтобы отопление работало, даже если нет электричества;
- планируется на стадии проекта.
Водяная
Для такой системы понадобится котёл, трубы, радиаторы. Принцип работы: нагретая вода из котла перемещается по трассам к батареям и возвращается обратно в котёл для подогрева.
Создание водяного отопления предусматривает наличие в доме:
- помещения для котла;
- бойлерной установки (если горячая вода не централизована);
- системы вентиляции.
Фото 1. Система водяного отопления в частном доме. В качестве источника обогрева используется котел.
Преимущества водяного отопления:
- всё время поддерживается оптимальный уровень давления;
- батареи не занимают много места.
Недостатки:
- горячие радиаторы — причина ожогов;
- дом нагревается медленно;
- жёсткая вода — причина растрескивания труб, подтекания жидкости.
Водяное отопление делится на:
- Однотрубное. В такой системе одна и та же труба как приносит тёплую воду в радиаторы, так и выводит холодную. Такой вариант не очень удобен, потому что образуется большая разница температур в батареях.
- Двухтрубное. В нём одна труба подаёт тепло, а другая — забирает холодную воду. Сами трубы расположены параллельно. Так достигается одинаковая температура в радиаторах.
Открытая
Вода, нагреваясь, попадает в открытый расширительный бак, который обычно устанавливают на чердаке. Затем остывшая в резервуаре жидкость снова возвращается в цикл. Если не использовать отопление в зимний период, то нужно слить всю жидкость и утеплить бак. Открытую систему просто смонтировать. Она работает тихо. Если свет отключат — в доме всё равно будет тепло. Но из-за того, что расширительный бак открыт, вода испаряется.
Закрытая
Вода при таком способе отопления проходит цикл с помощью насоса. Бак закрыт; располагается он в любом помещении дома. С такой системой самостоятельно контролируется уровень тепла в комнате. Минус — для работы нужно постоянное электричество.
Фото 2. Схема закрытой отопительной системы. Красным цветом обозначен горячий теплоноситель, синим — холодный.
Виды радиаторов
Для отопления помещений используют батареи:
- чугунные ― долговечны, нечувствительны к теплоносителю и давлению, способны выдерживать гидроудары;
- алюминиевые ― средний срок службы 15 лет, хорошая теплоотдача, довольно хрупкие, не выдерживают высокого давления и грязного теплоносителя;
- биметаллические ― служат 25 лет, хорошо отдают тепло, устойчивы к гидроударам, нечувствительны к энергоносителю;
- стальные ― эксплуатируются в течение 10 лет, хорошая теплоотдача, выдерживают среднее давление, капризны к теплоносителю;
- медные ― долговечны, нечувствительны к типу и качествам жидкости, хорошо выдерживают давление и его перепады.
Подключение
Два популярных типа подключения батарей:
однотрубное — и подача горячего теплоносителя, и возврат остывшего, происходят по одной трубе;
Фото 2. Однотрубная схема подключения радиаторов по принципу сверху вниз (наверху) и с нижним типом (внизу).
двухтрубное — подача нагретой жидкости идёт по одной трубе, холодной — по второй.
Справка. Третьим типом является не самый популярный коллекторный тип, в котором трубы идут от одного коллектора к каждому радиатору. Способ хорош для обогрева, но дорог по стоимости оборудования.
В каждом типе контур может идти:
- вертикально — с верхних этажей на нижний, часто применяется в самотёчных системах;
- горизонтально — труба последовательно соединяет все радиаторы, используется как в естественной, так и принудительной циркуляции.
Подключение радиаторов может быть верхним, нижним, диагональным. Тип подключения влияет на диаметр подключаемых труб и их количество.
Что делать при порыве отопления
Прорыв отопительных труб нужно устранять очень оперативно. В первую очередь, вызывают сантехника или дежурную бригаду. Они смогут быстро добраться до места неполадок, если монтаж выполнен корректно.
Если же принимать решение нужно очень быстро из-за угрозы имуществу или здоровью человека, следует принять меры, чтобы локализировать место аварии, не забывая, однако, о высокой температуре воды в контуре.
Первое, что можно сделать – поставить под протечку емкость для воды, чтобы не пострадало деревянное напольное покрытие. Далее следует добраться до стояка и перекрыть подачу воды. Он может быть либо в подвале, либо в квартире, либо на подводящей магистральной ветке.
Современные полипропиленовые трубы
Изделия из пластика появились не так давно, однако, уверено заняли достойное место, в обустройстве систем отопления благодаря положительным характеристикам материала. В отопительном оборудовании применяют несколько видов труб из пластика. При этом практичными и недорогими считаются изделия из полипропилена, которые обладают следующими преимуществами перед конкурентами:
- незначительный вес полипропиленового трубопровода, благодаря которому не происходит дополнительных нагрузок на общую конструкцию и упрощается монтажный процесс системы отопления;
- достаточно длительный эксплуатационный ресурс до 25 лет;
- благодаря гладкой внутренней поверхности изделий из полипропилена на них не отлаживается известковый налёт;
- способность выдерживать промерзание теплоносителя;
- привлекательная эстетическая составляющая.
Недостатком изделий из полипропилена является необходимость специального оборудования, используемого для монтажа отопления. Хотя простота использования паяльника позволяет проводить все работы самостоятельно даже человеку, не искошенному в строительстве.
Также к недостаткам таких изделий можно отнести низкий коэффициент жёсткости, который может привести к провисанию трубопровода и как следствие поломке. Плюс ко всему полипропиленовые трубы не гнутся и поэтому для их монтажа используют переходники и фитинги.
Важно учесть и то, что в случае необходимости проведения ремонтных работ придётся менять цельный участок трубы между соседними стыками на фитингах. Но самым большим минусом материала считается низкий коэффициент термостойкости
По полипропиленовому трубопроводу можно транспортировать теплоноситель с температурой не выше 70° C, что ограничивает использование таких изделий.
Стальное отопление
С появлением такой продукции, как трубы для транспортировки жидкости, возникла возможность доставки тепла к отдельным помещениям. Одними из первых были придуманы металлические изделия.
Сегодня они производятся массово, что обусловлено развитием строительной индустрии. Трубы для водопроводов, горячего водоснабжения и отопления производятся соответственно с требования ГОСТ 3262-80 из стальной полосы.
Чаще всего используется материал Ст.3 кп, пс, сп. Выбор обусловлен требованием хорошей свариваемости, поскольку при монтаже водопроводов этот способ соединения предпочтительно использовать массово.
Указанным выше стандартом регламентируется производство продукции следующих размеров. Цифры в скобках указывают на наружный диаметр каждого размера трубы, тогда, как первая из них обозначает условный проход, что практически соответствует площади поперечного сечения.
- С условным проходом 6 (10,2) – 8 (13,5) – 10 (17,0) – 15 (21,3) – 20 (26,8) – 25 (33,5) – 32 (42,3) – 40 (48) миллиметров. Такие размеры применяются при устройстве внутренних разводящих сетей отопления.
- С условным проходом 50 (60,0) – 65 (75,5) – 80 (88,5) миллиметров. Это размеры для внутридомовых разводок многоквартирных домов или подводящие ветки индивидуальных строений.
- С условным проходом 90 (101,3) – 100 (114,0) – 125 (140) – 150 (165) миллиметров. Такие изделия нужно использовать во внутриквартальных и дворовых разводках тепловых магистралей.
Ограничивающим параметром при сгибе труб является внутренний радиус, минимальный размер которого должен быть не менее 2,5 диаметров изделия.
К положительным свойствам стальных водопроводов, позволяющих использовать их для отопления, можно отнести следующие характеристики:
- Высокая пластичность и обрабатываемость материала, позволяющая формировать трубопровод на месте его монтажа.
- Доступность.
- Высокая температура теплоносителя, который может передаваться по металлическому трубопроводу.
- Возможность устанавливать повышенное давление в тепловых сетях.
Вместе с тем, имеются и недостатки при их применении:
- Необходимость ориентировать заготовку при сгибе таким образом, чтобы продольный сварной шов находился внутри изгиба.
- Внутренняя поверхность создает затруднения потоку теплоносителя.
- Необходимость регулярного обслуживания системы отопления для подтяжки резьбовых соединений, устранения протечек и окраски наружной поверхности.
- Неизбежное засорение внутреннего просвета продуктами окисления железа.
- Ограниченный срок службы по сравнению с пластиковыми отопительными системами.
В последние десятилетия такие изделия для систем отопления все чаще заменяют пластиковыми.
Виды пластмассовых труб для водопровода
Ассортимент труб из пластика представлен несколькими разновидностями. Каждый вид имеет свои отличия и преимущества.
Трубы из поливинилхлорида (ПВХ или PVC). Одни из первых видов труб, получивших широкое распространение в хозяйстве и промышленности. Обладают самой низкой стоимостью среди остальных водопроводных труб. Имеют достаточно эстетичный внешний вид, поэтому могут использоваться даже в открытых системах водоснабжения. Чаще всего монтаж пластиковых труб осуществляется сваркой или фитингами, а вот изделия из поливинилхлорида можно монтировать с помощью «холодного» способа. Для сварки применяется специальный сантехнический клей, а также манжеты из резины.
Трубы из ПВХ в целом устойчивы к климатическим изменениям, но лучше проявляют эксплуатационные качества в холодной среде. Для прокладки горячего водопровода в бытовых условиях ПВХ не рекомендуется, так как при нагревании до 50-60 градусах этот материал начинает плавиться. Больше подходит для горячей воды ХПВХ – хлорированный ПВХ. Трубы из ХПВХ неплохо проявляют себя даже в отопительных системах.
Трубы из полипропилена (PP). Лёгкие и прочные трубы, предназначенные не только для водоснабжения, но и для системы «теплых полов» и централизованного отопления. Одним из несущественных недостатков пластиковых полипропиленовых труб можно назвать их неспособность гнуться. Для изгибов и поворотов конструкции используются комплектующие материалы: уголки, тройники.
Полипропилен достаточно устойчив к температурным перепадам благодаря многослойной структуре. Трубы из ПП монтируются методом термической сварки, создающей очень плотный, практически монолитный стык. Это значит, что с использованием полипропиленовых труб невозможно сделать разборное соединение.
Трубы из полиэтилена (PE). Полиэтилен является очень эластичным материалом, поэтому его применяют для проведения водопровода даже на территориях с повышенной сейсмической активностью. Выпускаются такие виды полиэтиленовых труб: высокого давления (ПВД) и низкого давления (ПНД).
Пластиковые трубы-ПВД применяется в магистральных трубопроводах, в качестве укладки обсадных труб для скважин. Из-за низкой плотности полиэтилена высокого давления такие виды труб не используются в быту.
Трубы ПНД, как правило, имеют черный цвет (могут встречаться модели с маркировочными полосками синего цвета). Черные пластиковые водопроводные трубы рекомендуются для проведения питьевого водоснабжения. Полиэтилен низкого давления становится мягким под воздействием горячей воды. Во избежание разрывов сети использовать такие трубы для отопительных систем и горячего водопровода не рекомендуется.
Монтаж труб пластиковых черных для водопровода имеет несколько особенностей. Не рекомендуется проводить ремонтные работы при температуре менее +5 градусов, так как полиэтилен теряет гибкость при низких температурах. Если необходимо осуществить монтаж полиэтиленовых труб в зимнее время, применяется изоляция. Монтаж полиэтиленового трубопровода может быть проведён способом электросварки и с помощью обжимных (компрессионных) фитингов.
Трубы из сшитого полиэтилена (PEX). Намного лучше подходят в качестве трубопровода для горячей воды, чем пластмассовые трубы из ПНД. Производство труб из сшитого полиэтилена происходит под давлением, в результате чего свойства материала улучшаются. Их монтаж возможен при помощи соединительных деталей – фитингов. Для снижения вероятности попадания внутрь труб кислорода, при их укладке рекомендуется создавать дополнительное покрытие диффузионным барьером.
Трубы из металлопластика (PEX-AL-PEX). Имеют многослойную структуру. Производятся на основе сшитого полиэтилена, внутри труб располагается слой алюминиевой (реже – медной) фольги. Основной способностью, отличающей металлопластиковые трубы от других пластмассовых моделей, является возможность сохранения формы при сгибе. Они также выдерживают высокие температуры и атмосферное давление, но могут расширяться при тепловых колебаниях. При прохождении по металлопластиковым трубам горячей воды наблюдается их незначительная деформация.
Отопительная система в частном доме: примерный план действий
Монтаж системы отопления в частном доме, по аналогии с предыдущим вариантом, также нуждается в тщательном планировании и предварительной подготовке. Отметим, что в данном случае более предпочтительным является вариант с двухтрубной разводкой. Для начала, следует определиться с типом нагревательного элемента (котла).
Как правило, они бывают:
- твердотопливными;
- газовыми;
- электрическими
Котлы, работающие на твердом топливе достаточно сложны в обслуживании, и подключение к ним отопительной системы лучше доверить профессионалам. Использование газовых котлов актуально при наличии подведенного к дому газопровода. По сравнению с предыдущими вариантами, установленный электрический котел в данном случае является наиболее безопасным.
Немаловажным фактором в ситуации с установкой отопления в частном доме, станет и тип движения теплоносителя в системе.
Общепринятым является деление на циркуляции:
- естественную (гравитационную);
- принудительную (насосную).
В первом случае в схеме отопительной системы следует обязательно предусмотреть наличие воздухоотводчика и расширительного бака, чтобы предотвратить резкие перепады давления. При этом, расширительный бак рекомендовано устанавливать в теплом помещении, чтобы исключить замерзание теплоносителя.
Также следует учитывать, что при относительно несложном монтаже, системам с естественной циркуляцией теплоносителя свойственны некоторые недостатки. Так, они достаточно долго включаются в работу, а их общая длина не должна превышать 30 м.
После того, как удалось определиться с тем, какие трубы для отопления из полипропилена лучше, можно приступать к следующему этапу: соединение их с радиаторами.
Для этого следует выбрать один из существующих способов:
- нижний;
- боковой;
- диагональный.
Вариант с нижним соединением (такую схему еще называют «ленинградкой») предполагает подключение и подающей и отводящей трубы к нижней части радиатора. Для многоэтажных домов такая система не рекомендована. Зато она может быть эффективной в условиях частного дома, тем более что, при желании, нижнюю разводку можно спрятать в пространстве под полом.
В случае с боковым соединением, подающая и отводящая трубы располагаются на одной стороне радиатора, одна сверху, одна снизу. Данная схема чаще всего встречается в многоквартирных домах и отличается достаточной эффективностью.
Какие трубы устанавливаются в доме
Что нужно, чтобы теплоноситель циркулировал с оптимальной скоростью? Немного, просто учитывать рекомендации теплотехников при подключении радиаторов и разводки труб.
Так, учитывая то, что большинство систем монтируется при помощи полипропиленовых труб, а в маркировке у них указывается внешний диаметр, стоит учитывать:
- Подключение одного отдельного или максимум двух отдельных радиаторов делается трубой 16 мм;
- Ответвления одного мощного, до 7 кВт или нескольких небольших по мощности приборов по 1,2-2,0 кВт каждый, но не более 5 штук в крыле можно использовать пластиковую трубу 20 мм;
- Труба 25 мм применима, как для группового подключения батарей, так и для прокладки магистрали. Она может соединить один-два мощных радиатора до 15 кВт или до 7-8 небольших, суммарной мощностью 11-12 кВт. Она применяется для отдельных ответвлений или направлений;
- Трубы 32 мм используется в качестве основной магистрали для отдельного объекта – здания или этажа. К ней подключаются до 12 штук батарей мощностью 19-20 кВт.
- К трубам диаметром 40 мм подключаются до 20 отопительных приборов суммарной мощностью 30 кВт.
Еще одним показателем, о котором нужно помнить в расчетах – это гидравлическое сопротивление. Для одноэтажного дома это необязательно будут повороты и изгибы, даже при прямой прокладке трубы давление внутри нее на разных участках может меняться. Кроме того, в радиаторах могут образовываться воздушные пробки. Потому что, они просто не будут проталкиваться напором жидкости. Поэтому при подборе диаметра трубопроводов учитывается и установка нагнетательных насосов. Они будут поддерживать нужную скорость движения теплоносителя и компенсировать гидравлическое сопротивление.
Так, для здания с отапливаемой площадью 150-180 кв. метров для преодоления гидравлического сопротивления и поддержания нормального давления подходит насос мощностью 25-40 вт. Он обеспечит напор до 0,4 атмосфер. Для площади до 300 метров устанавливается насос мощность 45-60 вт, обеспечивающий давление до 0,6 атмосфер.
Преимущества и недостатки разных видов труб
Каждый материал изготовления труб имеет свойственные только ему характеристики, а значит, достоинства и недостатки.
Металлические трубы
Металлические трубы – это самый старый вариант элементов трубопровода, и по сей день активно использующийся как при отоплении частных домов, так и при создании городских коммуникаций.
Поскольку железо сильно подвержено коррозии, следует использовать трубы с оцинковкой или их коррозионноустойчивых марок стали.
Широкое применение этих изделий в настоящее время отчасти и обусловлено соблюдением традиций при проектировании контуров отопления, однако имеет и рациональное объяснение.
Плюсы использования металлических (стальных, чугунных, медных) отопительных труб:
- простота монтажа трубопровода;
- стойкость изделий к повышенной температуре;
- устойчивость к механическим воздействиям любого вида;
- хорошая теплопроводность;
- возможность использовать минимум крепежа за счёт свойственной металлу жёсткости;
- пластичность труб, дающая возможность изгибать изделия;
- широкий ассортимент арматуры – соединительной, угловой и т.д.;
- стойкость к высокому внутреннему давлению в отопительной системе;
- возможность использовать трубы из разных металлов;
- долговечность и надёжность собранной конструкции (для стальных труб – до 50 лет, для медных – свыше 100 лет).
Минусы металлических изделий:
- большой вес, в некоторых случаях не дающий возможности работать в одиночку;
- необходимость сварки элементов, требующая наличия квалифицированного сварщика или навыков работы со сварочным аппаратом;
- монтаж металлического трубопровода отнимает больше времени;
- шероховатость внутренней поверхности труб, а значит, возможность отложения осадков;
- угроза коррозии элементов, требующая избегать скрытой укладки труб;
- необходимость периодически красить изделия во избежание наружных повреждений;
- большие тепловые потери в холодных комнатах.
Полипропиленовые трубы
Преимущества трубопроводов из полипропиленовых труб:
- гладкая внутренняя поверхность, практически исключающая возможность образования засоров;
- небольшой вес, позволяющий производить монтаж без приложения лишних усилий, в том числе в одиночку, кроме того, безопасный для домов, построенных на смещающихся грунтах;
- отсутствие угрозы коррозии, поэтому такие трубы можно закладывать в стены закрытым способом;
- отсутствует необходимость в окрашивании изделий;
- при поддержании нужного уровня температуры трубопровод прослужит не менее 20 лет;
- конструкцию просто мыть и прочищать;
- невысокая стоимость продукции – за те же деньги можно обустроить трубопровод гораздо большей протяжённости, чем из металла.
Недостатки таких труб:
- нужен специальный сварочный аппарат для соединения элементов конструкции;
- трубы нельзя сгибать, необходимо пользоваться фитингами;
- максимальный порог температуры — 70°С (краткосрочно – до 90°С);
- неустойчивость к механическим воздействиям;
- провисание на протяжённых участках (при монтаже следует использовать большее количество крепежа).
Трубы из сшитого полиэтилена (PEX)
Преимущества таких изделий:
- высокий для пластика порог рабочей температуры – до 90°С;
- повышенная плотность материала изготовления, обеспечивающая неплохую механическую устойчивость и защиту от протечек;
- трубы из этого материала можно при нагревании сгибать и таким же образом разгибать обратно (эффект памяти);
- гладкость внутренней поверхности, препятствующая образованию засоров;
- небольшой коэффициент расширения, не требующий установки компенсаторов;
- небольшой вес, дающий возможность свободно производить сборку трубопровода;
- простота монтажа (используются пресс-фитинги);
- долговечность изделий – срок службы такого трубопровода не менее 50 лет.
Недостатков у таких труб нет, их можно использовать как для установки трубопровода в целом, так и в сочетании с другими материалами.
Металлопластиковые трубы
Такие трубы сочетают лучшие свойства металлических и полимерных изделий: гладкую внутреннюю поверхность, металлическое армирование, обеспечивающее прочность, и не требующий окрашивания внешний слой.
Недостатки изделий:
- высокая стоимость сопутствующей арматуры;
- деформация при замерзании – такие трубы нужно использовать в домах для постоянного проживания, иначе за зиму неиспользуемый трубопровод придёт в негодность.
Выбор труб для монтажа отопительных систем практически не ограничен, и качество работы собранного контура зависит в первую очередь от правильного решения проектировщика и добросовестного выполнения всех этапов сборки системы.
Стальные трубы
Раньше для отопительных систем использовались только стальные трубы, другого выбора просто не существовало. За длительный период их применения технология проектировки и монтирования системы отопления была доведена почти до совершенства: это сварная технология и метод с использованием соединительных муфт.
Как известно, сталь обладает высокой прочностью. Такие трубы отопления для дома не повреждаются механически. Они имеют низкий процент расширения при колебаниях и высоких температурах, практически не меняют своей геометрии. Углеродистая сталь может выдерживать температуру до 1500 градусов. Отопительный трубопровод из стальных труб выдерживает и высокое давление. Конечно, это происходит только в тех случаях, когда сварочные работы произведены качественно и профессионально.
Стальные трубы для отопления имеют и свои недостатки. К ним относятся: сложность монтажных работ, то есть трудоемкость всего процесса. Для обустройства стальной системы необходим профессиональный сварщик и сварочный аппарат. К недостаткам относится высокая стоимость материала и подверженность его коррозийным процессам. Из-за такой неустойчивости стальные трубы желательно не использовать при монтаже внутри стены. Наличие их в частном доме считается оправданным только при необходимости применения больших размеров, то есть диаметр трубы для отопления должен быть от 50 мм и выше. Монтировать такую отопительную систему необходимо до того, как начнутся отделочные работы, иначе можно испортить стеновые и напольные покрытия.
Стальные трубы неэстетичны внешне, поэтому требуют постоянного обслуживания, то есть покраски, которую необходимо производить практически каждый сезон, так как покрытие труб от воздействий высоких температур теряет свой цвет и шелушится. Частота обслуживания стальных труб также является их минусом. Цена зависит от диаметра и толщины и колеблется в среднем от 25 рублей за 1 кг.