Система отопления одноэтажного дома с природной циркуляцией: эффективность и особенности

• Лучшие котлы и оборудование для системы отопления одноэтажного частного дома
• Тип котла
• 7 идей для маленькой кухни, которые вы захотите повторить
• Схема с естественной циркуляцией
  • 4.1 Сфера применения и недостатки самотека
  • 4.2 Советы по проектированию
• Устройство и принцип раздачи теплоносителя
• Виды отопительных систем
• Дзен на каждый день: искусство японского минимализма
• Как правильно составить схему отопления?
  • 8.1 Почему так важен уклон?
  • 8.2 Преимущества отопительной системы на основе естественной циркуляции
  • 8.3 Есть ли недостатки в отопительных системах с естественной циркуляцией?
• Основные виды гравитационной системы отопления
  • 9.1 Закрытая система
  • 9.2 Открытая система
  • 9.3 Двухтрубная система
  • 9.4 Однотрубная система

Лучшие котлы и оборудование для системы отопления одноэтажного частного дома

Схема подключения газового котла.

На сегодняшний день на рынке имеется обширный ассортимент оборудования (котлов), которое может быть использовано для создания эффективной однотрубной системы водяного отопления в одноэтажном доме.

Так, лучшими из газовых котлов являются конденсационные. Они дают возможность извлечь максимум тепла за счет конденсации продуктов сгорания. Среди твердотопливных котлов лидерами являются пиролизные, в которых топливо сначала при ограниченном доступе воздуха становится пиролизным газом, а уже затем сгорает и он сам. Остается минимум отходов. Кроме того, пиролизный котел может работать в полуавтоматическом режиме с минимальным вмешательством человека.

Какие ставить батареи — это вопрос личных предпочтений. Учитывайте, что количество радиаторов рассчитывается по следующей формуле: на 10 м² площади помещения нужен 1 кВт мощности при стандартной (порядка 3 м) высоте потолков. Данные о тепловой мощности батареи обычно приводятся в сопроводительной документации.

Тип котла

Не ударяясь в дебри анализа текущих цен на теплоносители, приведем их рейтинг в порядке убывания отдачи тепловой энергии на рубль вложений.

1. Магистральный газ. Он сочетает дешевизну отопления с удобством использования: все современные газовые котлы оборудованы термостатами.
2. Дрова. Впрочем, если у вас есть возможность заготавливать их самостоятельно и место для поленницы — газу придется потесниться на вершине. Проекты одноэтажных домов с печным отоплением в рамках статьи мы рассматривать не станем. Нам интересны исключительно твердотопливные котлы.
3. Пеллеты — гранулы из прессованных опилок. Они несколько дороже, но и выделяют при сгорании больше тепла.
4. Уголь. Кстати, большая часть твердотопливных котлов прекрасно может использовать и уголь, и дрова без каких-либо модификаций.
5. Соляра, сжиженный газ и электрическое отопление идут ноздря в ноздрю. Их позиции в нашем рейтинге определяется региональными ценами.

Лучшие из газовых котлов — конденсационные. Они позволяют за счет конденсации продуктов сгорания извлечь максимум тепла.

Лучшие твердотопливные котлы — пиролизные, в которых топливо вначале при ограниченном доступе воздуха превращается в пиролизный газ, а потом сгорает уже он. Золы остается минимум; кроме того, пиролизные котлы могут работать в полуавтоматическом режиме, с минимальным участием человека.

Схема работы пиролизного котла.

7 идей для маленькой кухни, которые вы захотите повторить

Схема с естественной циркуляцией

Чтобы понять принцип действия гравитационной системы, изучите типовую схему, применяющуюся в двухэтажных частных домах. Здесь реализована комбинированная разводка: подача и возврат теплоносителя происходит по двум горизонтальным магистралям, объединенным однотрубными вертикальными стояками с радиаторами.

Как работает самотечное отопление двухэтажного дома:

1. Удельный вес нагреваемой котлом воды становится меньше. Более холодный и тяжелый теплоноситель начинает вытеснять горячую воду вверх и занимать ее место в теплообменнике.
2. Нагретый теплоноситель движется по вертикальному коллектору и распределяется по горизонтальным магистралям, проложенным с уклоном в сторону радиаторов. Скорость течения невелика – порядка 0.1—0.2 м/с.
3. Расходясь по стоякам, вода попадает в батареи, где успешно отдает теплоту и охлаждается. Под воздействием гравитации она возвращается в котел по обратному коллектору, собирающему теплоноситель из остальных стояков.
4. Прирост объема воды компенсируется расширительным баком, установленным в самой высокой точке. Обычно утепленная емкость располагается на чердаке здания.

Принципиальная схема самотечной разводки с циркуляционным насосом

В современном исполнении гравитационные системы оснащаются насосами, ускоряющими циркуляцию и прогрев помещений. Перекачивающий агрегат ставится на байпасе параллельно подающей магистрали и функционирует при наличии электроэнергии. Когда свет отключается, насос бездействует, а теплоноситель циркулирует за счет гравитации.

Сфера применения и недостатки самотека

Назначение гравитационной схемы – теплоснабжение жилищ без привязки к электричеству, что актуально в отдаленных регионах с частыми отключениями света. Сеть самотечных трубопроводов и батарей способна работать вместе с любым энергонезависимым котлом либо от печного (раньше говорили – парового) отопления.

Разберем отрицательные стороны использования самотека:

• из-за малой скорости протока нужно повышать расход теплоносителя за счет применения труб большого диаметра, иначе радиаторы не прогреются;
• чтобы «подстегнуть» естественную циркуляцию, горизонтальные участки прокладываются с уклоном 2—3 мм на 1 м магистрали;
• здоровые трубы, идущие под потолком второго этажа и над полом первого, портят внешний вид комнат, что заметно на фото;
• затруднено автоматическое регулирование температуры воздуха – на батареи нужно покупать только полнопроходные термостатические клапаны, не препятствующие конвективной циркуляции теплоносителя;
• схема неспособна работать с теплыми полами и в 3-этажном доме;
• увеличенный объем воды в отопительной сети подразумевает длительный прогрев и большие затраты топлива.

Чтобы выполнить требование №1 (смотри первый раздел) в условиях ненадежного электроснабжения, хозяину двухэтажного частного дома придется нести расходы на материалы – трубы повышенного диаметра и облицовку для изготовления декоративных коробов. Остальные минусы некритичны – медленный прогрев устраняется путем установки циркуляционного насоса, недостаток экономичности – монтажом специальных термоголовок на радиаторы и изоляцией труб.

Советы по проектированию

Если разработку самотечной схемы отопления вы взяли в свои руки, обязательно учтите следующие рекомендации:

1. Минимальный диаметр вертикального участка, идущего от котла, — 50 мм (имеется в виду внутренний размер условного прохода трубы).
2. Горизонтальный раздающий и собирающий коллектор допускается уменьшить до 40 мм, перед последними батареями – до 32 мм.
3. Уклон 2—3 мм на 1 м. п. трубопровода делается в сторону радиаторов на подаче и котла – на обратке.
4. Входной патрубок теплогенератора должен располагаться ниже батарей первого этажа с учетом уклона обратной магистрали. Возможно, в котельной придется сделать небольшой приямок под установку источника тепла.
5. На подводках к отопительным приборам второго этажа лучше поставить прямой байпас малого диаметра (15 мм).
6. Верхний раздающий коллектор постарайтесь уложить на чердаке, чтобы не вести под потолками комнат.
7. Используйте расширительный бак открытого типа с патрубком перелива, выведенным на улицу, а не в канализацию. Так удобнее следить за переполнением емкости. С мембранным бачком система работать не будет.

Расчет и проектирование самотечного отопления в коттедже сложной планировки стоит доверить специалистам. И последнее: магистрали Ø50 мм и более придется исполнять стальными трубами, медью либо сшитым полиэтиленом. Максимальный размер металлопластика составляет 40 мм, а диаметр полипропилена выйдет просто угрожающим из-за толщины стенок.

Устройство и принцип раздачи теплоносителя

Система называется однотрубной, поскольку нагретая вода подается и уходит из радиаторов отопления по единому коллектору. Трубопровод является общим для всех батарей, подсоединенных к магистральной ветви. То есть, входная и выходная подводка каждого отопительного прибора подключается к одной трубе, как показано на примере схемы теплоснабжения одноэтажного здания.

Классический вариант закрытой схемы с принудительным движением теплоносителя, подключенной к газовому котлу

Как работает однотрубная радиаторная система отопления:

1. Поступающий от котла прогретый теплоноситель достигает первой батареи и делится тройником на два неравных потока. Основная масса воды продолжает двигаться прямо по магистрали, меньшая часть затекает в радиатор (примерно 1/3).
2. Отдав тепло стенкам батареи и охладившись на 10—15 °С (в зависимости от мощности и реальной отдачи радиатора), малый поток через выходящий патрубок возвращается в общий коллектор.
3. Смешиваясь с основным потоком, охлажденный теплоноситель снижает его температуру на 0.5—1.5 градуса. Смешанная вода доставляется к следующему отопительному прибору, где цикл теплообмена и охлаждения главного потока повторяется.
4. В результате каждая последующая батарея получает теплоноситель с более низкой температурой. В конце остывшая вода направляется обратно в котел по той же магистрали.

Цвет и размер стрелок на рисунке характеризует температуру и количество воды соответственно. Сначала потоки разделяются, потом смешиваются, остывая на пару градусов

Чем ниже температура циркулирующей воды, тем меньше тепла достается последним обогревателям. Проблема решается тремя способами:

• в конце магистрали ставятся батареи повышенной мощности – наращивается число секций либо увеличивается площадь панельных стальных радиаторов;
• путем увеличения диаметра трубы и производительности насоса повышается расход теплоносителя через основной коллектор;
• комбинация двух предыдущих вариантов.

Подключение радиаторов к единой распределяющей магистрали – главное отличие однотрубной разводки от остальных двухтрубных систем, где подача и возврат теплоносителя организован по двум раздельным ветвям.

Виды отопительных систем

Практика показывает, что большинство домовладельцев выдвигает к системе отопления двухэтажного дома 3 основных требования:

1. В доме всегда должно быть тепло.
2. Минимальный расход энергоносителей – природного газа, дров, электричества и так далее.
3. Красота. Трубы, арматуру и приборы обогрева желательно убрать с глаз, чтобы не портили интерьер.

Требования перечислены в порядке важности с точки зрения пользователей. О стоимости монтажа мы поговорим в процессе рассмотрения систем

Пожелания вполне понятны, но их следует увязать с техническими возможностями. Например, в отдаленных регионах случаются перебои с подачей электроэнергии либо отсутствует магистральный газ. Отсюда совет: сначала определите основное топливо и резервный энергоноситель, подберите котел и отопительные приборы. Отразите пожелания на бумаге – набросайте своими руками черновой проект.

Далеко не всегда хозяин дома может сам обустраивать инженерные сети – разрабатывать схемы, монтировать оборудование и трубы. В таком случае есть смысл обратиться к специалистам инженерной фирмы, которая занимается перечисленными работами. Например, в центральном регионе РФ услуги по установке котлов и монтажу систем отопления оказывает компания «ТеплоМосква».

Такой основательный подход позволит смонтировать схему отопления двухэтажного дома, которую не придется переделывать впоследствии. На выбор есть 5 вариантов систем:

• самотечная (она же – гравитационная и конвекционная);
• однотрубная;
• двухтрубная;
• лучевая (иначе – коллекторная);
• водяные контуры напольного обогрева, называемые теплыми полами.

Пример чернового проекта отопления 2-этажного особняка

Указанные системы допускается комбинировать друг с другом. К примеру, на первом этаже сделать теплые полы, а на втором собрать лучевую схему. Теперь подробно рассмотрим каждый вариант по отдельности.

Дзен на каждый день: искусство японского минимализма

Как правильно составить схему отопления?

Котёл отопления на чердаке

Составляя схему разводки отопительной системы, которая имеет естественную циркуляцию, нужно учесть особенности проектирования и правильно выбрать, и купить комплектующие элементы

1. Магистральные трубы. Оптимальный диаметр для магистральных труб – 32 – 40мм. Это позволит компенсировать трение теплоносителя об их внутреннюю поверхность.  Материал, который более всего отвечает этому требованию – полимеры. Трубы из полимеров идеально гладкие, что обеспечивает минимальное трение.
2. Составляя схему разводки нужно максимально избегать поворотных элементов, увеличивающих гидравлическое сопротивление в отопительной системе.
3. Длина разгонного стояка должна превышать высоту последнего потолка в строении, а бачок вообще устанавливается на чердаке.
4. Необходимо подбирать «правильную» запорную арматуру, которая не будет влиять на работу всей системы отопления с естественной циркуляцией.

ВАЖНО! Что исключить изменение потока теплоносителя, обязательно нужно установить на «обратку» клапан. Особенно это важно при запуске системы с небольшой разницей температуры воды.

Почему так важен уклон?

Система теплообеспечения с принудительной циркуляцией и естественной мало отличаются друг от друга. Разводка, применяемые материалы, радиаторы отопления, все это может быть идентичным, но вот наличие уклона – обязательно!

Уклон – расположение подающего трубопровода в наклонном состоянии от разгонного стояка к радиаторам отопления. Соотношение нижней и верхней точки стояка должно быть 1 к 10, что обозначает отклонение каждого метра трубы должно составлять 1 см. Это по отношению к подающей трубе. Для «обратки» применяется уклон в противоположную сторону. То есть, от отопительных радиаторов выполняется уклон к нагревательному прибору (котлу). Это дает возможность создавать гравитационное воздействие на воду, проходящую по обратной магистрали.

Преимущества отопительной системы на основе естественной циркуляции

Минимальный набор оборудования для данной системы

Чаще всего, владельцы жилья выбирают отопительные системы с естественной циркуляцией по следующим причинам:

1. Легкость монтажа, эксплуатации и обслуживания системы.
2. Не требуется устанавливать дополнительное оборудование, что экономит финансы домовладельца.
3. Экономия электроэнергии. Даже если нет электропитания для котла, система будет продолжать функционировать. Такая энергонезависимость позволяет сохранить тепло в доме при морозах и отсутствии электричества.
4. Ремонтопригодность. В случаях протечки или выхода из строя батареи домовладелец может легко устранить неполадки не вызывая специалистов.
5. При снижении температурных показателей система саморегулируется: поток теплоносителя увеличивается.
6. Возможность самостоятельной установки системы.

Есть ли недостатки в отопительных системах с естественной циркуляцией?

Без уклона такие трубы монтировать нельзя

Недостатки тоже присущи системе теплоснабжения, которая функционирует самотеком:

•  ограничение по длине магистральных труб и объему помещения для отопления
•  высокие показатели по инертности
•  необходимость уклона
•  желательно выполнять открытую разводку
•  осуществление постоянного контроля уровня воды в баке расширения
•  желательно применять магистральные трубы с увеличенного диаметра
•  возможность замерзания при слабом потоке

Выбирайте оптимальный вариант для теплоснабжения дома, который будет вам выгоден!

Основные виды гравитационной системы отопления

Различается 4 типа самоциркулирующейся конструкции с гравитационным течением теплоносителя. Выбор варианта зависит от требований хозяина по производительности отопления, материала строения, утепления дома и прочих нюансов.

Определяя, какое лучше делать водяное отопление в частном доме без насоса, требуется выполнить несколько расчетов, принять во внимание технические характеристики источника тепла, просчитать диаметр трубы и составить проект

Закрытая система

Принцип работы такой:

• Нагрев теплоносителя приводит к вытеснению воды из контура отопления. Под воздействием повышенного давления жидкость перемещается в закрытый расширительный бак с мембраной.
• В этом баке одна половина заполнена газом, вторая – пустая. Пустая половина заливается прогретым теплоносителем, что приводит к сжатию газообразного вещества.
• Как только вода остывает, газ снова расширяется и выталкивает из бака воду.

Простое решение пока не набрало популярность, однако возможность полной автономности и поддержания оптимального давления в трубах – явные плюсы варианта, которые пригодятся хозяевам частных домов небольшой площади. Минус конструкции в повышении объема емкости при необходимости прогревать большие помещения, поэтому закрытая система в основном используется в домах площади до 40 м2.

Открытая система

Этот вариант отличается от закрытого лишь конструкцией расширительного бака. Схему можно увидеть в старых строениях, где бак установлен под кровлей или потолком жилого помещения. Емкость можно сделать самостоятельно, но при такой схеме есть риск завоздушивания радиаторов, что снижает эффективность работы системы. Кроме того, кислород в воде приводит к образованию коррозии, появлению дефектов внутри труб и быстрому выходу элементов из строя.

Двухтрубная система

Особенности конструкции:

1. Прокладывается 2 трубы – одна для подачи теплоносителя, вторая для обратки. Подающий трубопровод соединяется входным отводом, обратный подводкой стыкуется с баком и батареей.
2. Двухтрубная схема систем отопления частного дома с естественной циркуляцией обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению.
3. Нет необходимости добавлять секции батарей, расположенных далеко от бака, чтобы гарантировать прогрев комнаты.
4. Для контура выбираются трубы меньшего диаметра, регулировать интенсивность подачи теплоносителя и уровень нагрева намного проще.

В 2-х трубной системе можно допустить некоторые отклонения от параметров уклона труб, причем это не скажется на скорости транспортировки теплоносителя. Выполнить работы по силам домашнему мастеру, ошибки в расчетах устраняются в процессе обустройства конструкции.

Однотрубная система

Это простая горизонтальная схема выкладки с одной трубой, которая подключена последовательным образом ко всем батареям. Подача носителя через верхний отвод – отток через нижний, таким образом, вторая батарея получает чуть более остывший носитель, третья – еще более прохладный. От крайнего радиатора обратка возвращается в бак для прогрева.

Обустроить такую самотечную систему не представляет труда, но если количество радиаторов более 3-5 шт., однотрубная система не является целесообразной. Даже если увеличить количество секций последней батареи, температура носителя слишком мала, чтобы обеспечить равномерность отопления.

К достоинствам схемы относят простоту монтажа, экономию средств, а недостаток наблюдается только при установке одной трубы в больших комнатах. Сформировать однотрубную схему в 2-х и более этажных строениях без насоса нельзя – велик риск допустить ошибку в уклонах трубопроводов, из-за чего теплоноситель не будет транспортироваться с нужной скоростью, и строение останется без отопления.

Дата: 25 сентября 2020

Какой дом теплее одноэтажный или двухэтажный?

Ответ на этот вопрос зависит от многих факторов, таких как материалы, из которых строится дом, качество утепления, ориентация дома по отношению к солнцу, наличие окон и т.д.

Однако, в целом, можно сказать, что двухэтажный дом может быть теплее одноэтажного благодаря следующим факторам:

1. Меньше потерь тепла через крышу: в одноэтажном доме крыша является единственной границей с окружающей средой сверху, в то время как в двухэтажном доме потери тепла через крышу будут меньше благодаря наличию перекрытия между этажами.

2. Ниже затраты на отопление: двухэтажный дом может быть более экономичным в плане затрат на отопление, так как помещения расположены вертикально, и тепло может передаваться от нагревателя к крыше, затем к второму этажу, и так далее.

3. Эффект теплового экрана: если двухэтажный дом расположен на склоне, то первый этаж может защищать второй от холодных ветров, что помогает сохранить тепло.

4. Возможность использовать тепло внутренних помещений: тепло, выделяемое от кухонной плиты, газового камина или других источников, может использоваться для нагрева второго этажа.

Однако, если у двухэтажного дома плохое утепление или плохо сделана вентиляция, то он может быть холоднее одноэтажного. В любом случае, теплоизоляция должна быть выполнена качественно и на все этажи.

Видео. Лаконичная гравитационка. Краткий разбор эффективной схемы отопления естественной циркуляции.