Водяное отопление своими руками: все про водяные системы отопления

Комплектация и принцип работы системы

В водяной системе отопления посредником при передаче тепловой энергии от котельной установки к радиаторам выступает жидкость. Циркуляция теплоносителя может выполняться на большие расстояния, обеспечивая нагрев домов и помещений разной площади. Это объясняет повсеместное внедрение водяного теплоснабжения.

Работоспособность системы отопления открытого типа возможна без использования насоса. Циркуляция теплоносителя основывается на принципах термодинамики. Движение воды по трубам происходит за счет разности в плотности горячей и холодной жидкости, а также благодаря уклону проложенных труб.

Незаменимый элемент системы – открытый расширительный бак, в который поступают излишки разогретого теплоносителя. Благодаря резервуару происходит автоматическая стабилизация давления жидкости. Емкость устанавливается над всеми компонентами системы.

Весь процесс функционирования «открытого теплоснабжения» условно делится на два этапа:

1. Подача. Разогретый теплоноситель движется от котла к радиаторам.
2. Обратка. Излишек теплой воды поступает в расширительный резервуар, остывает и возвращается в котел.

В однотрубных системах функцию подачи и обратки выполняет одна магистраль, в двухтрубных схемах подающая и обратная трубы независимы друг от друга.

Плотность теплой воды ниже плотности холодной, поэтому в системе образуется гидростатический напор. Под давлением горячая вода продвигается к радиаторам

Самой простой и доступной для самостоятельного монтажа считается однотрубная система. Конструкция системы элементарна.

Базовая комплектация однотрубного теплоснабжения включает:

• отопительный котел;
• радиаторы;
• расширительный бак;
• трубы.

Некоторые отказываются от установки радиаторов и размещают по периметру дома трубу диаметром 8-10 см. Однако специалисты отмечают, что эффективность системы и удобство эксплуатации при таком решении снижается.

Схема гравитационной однотрубной системы открытого типа энергонезависима. Затраты на приобретение труб, арматуры и оборудование относительно невысоки. Возможна работа с котлами разных типов

Сложнее в устройстве и дороже в исполнении двухтрубный отопительный вариант. Однако расходы и сложность сооружения полностью компенсируются устранением стандартных недостатков однотрубных систем.

Теплоноситель с равной температурой поставляется практически одновременно во все приборы, остывшая вода собирается обратной магистралью, а не перетекает в следующую батарею.

Для обслуживания каждого прибора в двухтрубном отопительном контуре устраиваются подающая и обратная магистраль, благодаря чему температура система поставляет теплоноситель равной температуры во все точки, а остывшую воду собирает и направляет к котлу обратка – независимая от подачи магистраль

Правильный порядок монтажа печного отопления с водяными контурами

Габариты печей и их место расположения обычно отражается на этапах проектирования. При этом обязательно учитываются расположение межкомнатных перегородок и мебели. Большие печи требуют наличия надежного бетонного основания, способного выдерживать вес. Между основанием печи и напольным материалом должен предусматриваться отступ, снижающий вероятность возгораний.

Кладка выполняется с использованием качественного раствора и кирпича. При отсутствии опыта смесь лучше приобретать в строительных организациях. На основании необходима настилка гидроизоляционного слоя. Кирпичи замачиваются в воде и только после этого используются для выкладывания по схеме. Когда известны размеры, порядовка легко находится в Интернете.

В возводимую конструкцию закладывается регистр-змеевик, используемый потом для присоединения труб ввода и вывода теплоносителей. По одной из них горячий теплоноситель через расширительный бачок направляется в систему, а по другой – происходит его возвращение обратно к регистру. Циркуляция воды происходит благодаря наличию гравитационных сил.

Швы не должны превышать четырех миллиметров. Не допускается наличие острых углов в топливнике и дымоудаляющих каналах. Углы скругленные не будут уменьшать спокойное дымоудаление, а в топливнике будет меньше сажи.

Важные правила строительства печей

Нормативные требования к строительству и эксплуатации рассматриваемых печей заключаются в следующем:

• Обязательное наличие зазора между печкой и прилегающими стенами и металлического листа перед топкой, служащие для защиты пола и стенных конструкций.
• Обеспечение максимальной прочности армированием каждых четырех рядов кладки при помощи металлических штырей.
• Использование глиняного раствора средней пластичности. Скатанный из него небольшой шарик при ударе о пол не дает больших трещин и не рассыпается.
• Дымоход высотой не менее пяти метров завершается оголовником, то есть элементом, который защищает трубы от попадания внутрь дождя и мусора. Он усиливает тягу и украшает здание.

Сложить печь самостоятельно не так уж сложно, хоть может быть, и применена готовая конструкция из металла. Не стоит, правда, забывать, что печь из кирпича имеет более эстетичный внешний вид, украшая внутренний интерьер жилищ.

Необходимо выбрать подходящий кирпич, лучшим вариантом которого является керамический красный, предварительно обожженный. Он отличается равномерным цветом. При простукивании слышится металлический звук.

Пережженный и недожженный материал использоваться не может, поскольку не будет гарантировать необходимое качество и соответствие нормам безопасной эксплуатации. Для топок, где наблюдаются самые высокие температуры, лучшим будет вариант с использованием тугоплавкого огнеупорного кирпича, который избавит от проблем при эксплуатации данного оборудования.

Установка водяного контура

Водяная система отопления эффективно работает за счет установки регистра, представляющего собой теплообменник либо котел. Его популярное название – змеевик. Ставится это изделие в топливник.

В схему такой системы входят камеры горения, зольники, герметические дверцы, очистные люки, поверхности для разогрева, инжекторы, шиберы, колосники и конвективные трубы.

При самостоятельном изготовлении емкости детали соединяются только сваркой. Для подключения труб используются муфты, фитинги и т.д. Такая конструкция гарантирует экономию на котле, поскольку материалы для него обходятся дешевле, нежели необходимо для покупки готового агрегата. Самым оптимальным вариантом является использование обычной металлической трубы с отверстиями для входов и выходов трубопроводов.

Сооружение теплообменника для дома требует определенной толщины конструкционных стенок. Если планируется использование печи, работающей на дровах, стенки могут быть и тоньше, а функционирующие на угольных брикетах – толще. Игнорирование данного требования приводит к быстрому прогоранию котлов и их быстрой, раньше установленных эксплуатационных сроков, замене. На практике это означает, что придется фактически заново собирать печь после такой замены, вкладывая дополнительные финансы.

Как работают радиаторы отопления в частных домах: принцип действия

Радиаторы отопления в частном доме — это устройства, благодаря которым осуществляется передача тепла в помещение от теплоносителя. От площади нагревательной поверхности прибора зависит степень его теплопередающей способности. Открытый трубопровод служит в качестве дополнительной нагревательной поверхности.

В европейских странах наиболее распространенным является так называемое щадящее отопление, поскольку обычные отопительные системы высушивают воздух в комнате, а также электризуют его. В процессе того как работает радиатор отопления, на нем оседает пыль, которая затем поднимается с теплым воздухом вверх. Она начинает разлагаться на вещества, среди которых имеются достаточно вредные для здоровья человека.

Применив щадящее отопление, можно решить данную проблему. При этом температура нагреваемой поверхности не должна превышать 45 °С. Учитывая принцип работы радиатора отопления, на них устанавливают дополнительные ребра, которые позволяют увеличить площадь отопительных приборов.

Обычно отопительные приборы устанавливают в нишах стен под окнами, располагая вдоль стен в 1-2 ряда, иногда их закрывают сверху, используя декоративные панели. Однако в подавляющем большинстве случаев приборы размещают прямо на стенах под окнами. Длина отопительных приборов составляет не более 75% от длины оконного проема, на внутренних стенах же они не монтируются.

В зависимости от способа теплопередачи, типа нагревательной поверхности, материала, величины тепловой инерции выделяют несколько типов отопительных приборов: конвективные, радиационные, конвективно-радиационные. Все приборы могут быть либо с гладкой, либо с ребристой нагревательной поверхностью.

К отопительным приборам относятся ребристые трубы. Множество узких ребер позволяет увеличить площадь нагревательной поверхности. Устанавливают трубы, образуя несколько рядов. Данные отопительные приборы обладают невысокой стоимостью, компактностью. Их легко устанавливать.

Принцип действия радиатора отопления основан на совмещении принципов работы конвекторных и радиационных отопительных приборов. По своей конструкции он может быть секционным или панельным, изготавливается из металла.

В России наибольшее распространение получили секционные чугунные радиаторы. Они состоят из одно — или многоканальчатых секций, имеют каналы эллипсоидного или круглого сечения. Соединяются секции друг с другом с помощью ниппелей с резиновыми, паронитовыми либо картонными прокладками.

С целью предотвращения увеличения гидравлического давления используется расширительный бак (демпфер). Он не только представляет собой емкость для лишней воды, которая возникает после ее нагревания, но и восполняет недостаток жидкости при охлаждении воды. Расширительные баки могут быть как открытыми, так и закрытыми. В частных домах используются в основном последние.

Для подачи и вывода теплоносителя из отопительных приборов применяется теплопровод. В его состав входят подводки, стояки, магистрали и горизонтальные ветви. Водонагревательный котел и стояк соединяются между собой с помощью магистрали, а подводки выступают в качестве соединительных элементов между стояками и отопительными приборами. Стояк представляет собой трубу, соединяющую подводки с магистралью.

Инфракрасная обогревательная система

Это относительно новый метод обогрева жилых домов. В его основе лежит использование инфракрасного излучения. Ученые установили, что ИК-лучи могут иметь разную длину. Безопасно и даже полезно для человека длинноволновое излучение, сходное с тем, что мы получаем от Солнца. Именно оно используется в отопительных приборах, работающих в инфракрасном диапазоне.

Инфракрасные пленочные нагреватели могут быть смонтированы на потолке. Тогда излучение будет опускаться вниз и доходить до пола, который начнет разогреваться

Для отопления помещений используется специальная ик-пленка. На нетканую основу тонким слоем наносится карбоновая паста, которая под воздействием тока активируется и испускает инфракрасные волны. Получившийся излучатель ламинируется с двух сторон пленкой, что придает ему прочность и продлевает срок эксплуатации.

Принцип действия инфракрасного обогрева таков. Пленка размещается на полу или же на потолке. Когда система включается, на излучатель подается ток, он производит инфракрасные волны. Они движутся и доходят до первого массивного препятствия. Это может быть крупная мебель, бытовая техника, а чаще всего пол. Такие предметы непроницаемы для инфракрасных лучей, они задерживаются и накапливаются в них.

Предметы постепенно нагреваются и отдают полученное тепло в воздух, за счет этого очень быстро прогревается помещение. В другой статье мы более подробно говорили об устройстве инфракрасного отопления своими руками.

Надо признать, что такой тип отопления наиболее комфортен. Благодаря тому, что пол разогрет, распределение температур максимально приятно и полезно для человека. В нижней части комнаты примерно на 2-3 °С теплее, чем в верхней.

Кроме того, полностью сохраняется естественная влажность и количество кислорода, отсутствуют конвекционные потоки, переносящие пыль. Нет и сквозняков. Пленочные обогреватели работают абсолютно бесшумно, они безопасны для человека.

Если инфракрасные нагреватели уложены под напольным покрытием, излучение поднимается вверх, достигает пола и разогревает его поверхность, а затем и воздух в помещении

Еще одно достоинство – полностью автоматизированное управление системой. Это позволяет ей работать в максимально экономичном режиме и при этом обеспечивать владельцу полный комфорт. Благодаря этому пленочная система не имеет тепловых потерь, ее КПД почти 100%.

Минимальный срок эксплуатации оборудования составляет  25 лет, а ресурс использования в два раза больше. При этом техническое обслуживание системе не требуется.

Следующее достоинство – компактность. Пленка очень тонкая и не «съедает» свободное пространство. Не требуется дополнительное помещение для теплового узла, отсутствуют батареи и воздуховоды. Пленку очень просто уложить и подключить. При необходимости возможен демонтаж и повторное использование.

Из недостатков стоит отметить, что при падении напряжения количество вырабатываемого пленкой тепла уменьшается. В этом случае время работы нагревателя увеличивается, что ведет к большему расходу электроэнергии. Пленку можно закрывать самыми разными финишными покрытиями, кроме шпаклевки, обоев и краски. Стоимость оборудования для обустройства ИК отопления достаточно высока.

Виды котлов и других водогрейных аппаратов

Есть несколько типов автономных систем отопления дома, главным элементом которых является:

1. Газовый котлоагрегат.
2. Водогрейная установка на твердом или жидком топливе.
3. Электрический водонагреватель.
4. Дровяная печь или угольная.
5. Тепловой насос на альтернативном источнике энергии.

По типу крепления различают настенные и напольные установки. Монтаж системы отопления в частном доме, работающей на угле и дровах, возможен только с использованием стационарного нагревательного оборудования. Газовые и электрические модификации могут быть настенными, что позволяет экономить пространство. Если домик небольшой, отличным вариантом является обычная твердотопливная печка с вмонтированными регистрами с трубками, по которым циркулирует теплоноситель.

Виды водяных систем отопления в частном доме

Существует несколько видов водяного отопления для частных домов. Здесь мы подразумеваем стандартные системы обогрева с помощью радиаторов, теплые полы и плинтусное отопление. Отдельные виды могут совмещаться друг с другом, что позволяет достичь эффективного обогрева. Например, в спальнях и гостиных монтируются обычные радиаторы, а в ванных комнатах и туалетах нередко прокладываются теплые полы – отличное решение для тех, кто не выносит холода и не любит холодный кафель. Давайте разберемся в отдельных видах отопления и в их преимуществах.

Радиаторные

Радиаторные системы отопления являются неустаревающей классикой. Принцип их работы заключается в передаче тепла от теплоносителя через устанавливаемые в помещениях радиаторы. Такие отопительные системы смонтированы в подавляющем большинстве зданий различного назначения – в жилых, производственных, административных, хозяйственных и многих других. Они отличаются относительной легкостью в монтаже – достаточно протянуть трубы и подключить к ним радиаторы.

Раньше водяное отопление в частном доме предусматривало монтаж громоздких чугунных радиаторов. Со временем им на смену пришли более легкие и тонкие стальные радиаторы, изготовленные из стойкой к коррозии стали. Позднее на свет появились алюминиевые батареи – они отличаются легкостью, дешевизной и выносливостью. Для частного дома это самый идеальный вариант батарей.

Главным плюсом радиаторных систем является то, что для их прокладки не нужно заливать бетонные стяжки. Весь монтаж сводится к установке котла и радиаторов с их последующим подключением. Радиаторы обеспечивают эффективный прогрев помещений и не нарушают дизайн интерьеров, особенно, если в качестве них выступают современные алюминиевые многосекционные батареи.

Теплый пол

Водяное отопление пола в частном доме может работать как в самостоятельном режиме, так и во вспомогательном. В самостоятельном режиме надобность прокладывать трубы с радиаторами отпадает, а все тепло испускают полы. Благодаря этому на таких полах могут без опаски играть дети, их не продует и не просквозит. У вас постоянно мерзнут ноги? Тогда вам обязательно придутся по душе всегда теплые полы. Во вспомогательном режиме они работают как дополнение к радиаторным системам.

Системы теплых полов хороши на кухнях, в ванных комнатах и туалетах. где на полу чаще всего лежит вечно холодная плитка. Прокладка отопления поможет сделать полы теплыми и комфортными. Например, в ванной комнате вам больше не придется становиться босыми ногами на холодную плитку. То же самое относится и к туалету. Если у вас на кухне лежит кафельный пол, смело укладывайте системы теплых полов и здесь. Еще одно место, где теплый пол станет атрибутом комфорта, это спальня – согласитесь, мало приятного вылезать из-под теплого одеяла и становиться пятками на холодные полы.

Для теплых полов характерна низкая температура теплоносителя, не превышающая +55 градусов, что позволяет создавать экономичные системы отопления. Но необходимость делать бетонные стяжки и проходить сквозь стены и дверные коробки является весомым минусом. Лучше всего продумать необходимость монтажа системы еще на этапе постройки дома.

Плинтусные

Современные отопительные системы, построенные на основе классических алюминиевых радиаторов, отличаются тем, что тепло от них распространяется только вверх – за счет естественной конвекции. В результате весь теплый воздух поднимается, а на его место поступает холодный воздух. Нет ничего удивительного в том, что у домочадцев начинают мерзнуть ноги. Единственным плюсом является отсутствие холода от окон, так как он уносится конвекцией к потолку. Но что делать с отоплением? Не опускать же радиаторы на самый пол?

Выходом из ситуации становятся плинтусные системы отопления. Здесь используются малогабаритные радиаторы, сделанные из латуни или алюминия. Подача теплоносителя осуществляется с помощью пластиковых труб небольшого диаметра. Система дополняется кранами, спускниками воздуха и прочими необходимыми аксессуарами.

Все это уложено в специальный пластиковый плинтус – попадающий сюда воздух нагревается и нагревает находящиеся сверху стены. Далее помещение согревается инфракрасным излучением от нагретых стен и полов. Сквозняки, дующие по полу, в обогреваемых помещениях отсутствуют. Здесь прогреваются не только стены, но и сами полы, делая комнаты теплыми и комфортными.

Достоинством плинтусного отопления является то, что его можно проложить на любом этапе, даже после завершения строительства. Недостатки – высокая стоимость монтажа и куча требований к размещению плинтусов и прочих элементов. Допускается и одновременный монтаж всех видов описанных систем.

Двухтрубная попутная схема системы отопления

Двухтрубная схема является наиболее качественной с точки зрения управления. В ней отопительные приборы подключены к трубопроводам параллельно. Этот принцип дает удобство в регулировании температуры, позволяет отключить отдельные приборы для профилактики и ремонта.

Часть теплоносителя из подающего трубопровода поступает в радиатор, основная масса движется в последующие отопительные устройства. Этот тип обвязки применим для автономных и централизованных систем отопления. Установка термостатических головок может полностью автоматизировать процесс управления отоплением.

Схемы отопления по способы разводки

В частных домах трубопроводы водяной отопительной сети выполняется в следующих вариантах:

• Вертикальная система с нижней разводкой. Данным вариантом предусматривается прокладка труб через подвальное помещение или, как минимум, в бетонной стяжке пола.
• Вертикальная система с верхней разводкой. Подающая магистраль горячей воды монтируется на чердаке дома или в потолочном пространстве внутренних помещений.
• Однотрубная схема подключения. Основная особенность однотрубной схемы отопления заключается в последовательном подключении радиаторов отопления к подающей трубе горячей воды. При этом наблюдается разность в тепловом нагреве радиаторных батарей, расположенных в начале и конце отопительной линии. Поэтому однотрубная разводка применяется для обогрева комнат площадью не более 40 м2. Вертикальную однотрубную схему целесообразно применять в домах невысокой этажности.

Двухтрубная схема отопления. В этом случае к каждому радиатору одновременно подключается две трубы: для подвода горячей воды и обратного отвода остывшего теплоносителя. Прокладка трубопроводов выполняется параллельными линиями на небольшом расстоянии друг от друга.

На заметку: Двухтрубная разводка позволяет в индивидуальном порядке регулировать температуру в каждом помещении без ущерба для остальных комнат.

Лучевая разводка отопления

Лучевая или коллекторная обогревательная сеть предусматривает подключение каждого радиатора непосредственно к тепловому источнику (коллектору). Данная схема подключения упрощает замену вышедшего из строя нагревательного прибора без остановки всей отопительной системы. Иногда коллектор называют термином «гребенка», хотя это название чаще встречается в описании технологического процесса нагрева воды на промышленных предприятиях и котельных. Распределительный коллектор по своим габаритам занимает немало места и для его маскировки в частных домах используют небольшой шкаф или встроенную нишу с дверцей.

Схема «Ленинградка»

В частных домах небольшой площади чаще всего применяется однотрубная схема прокладки трубопровода. Данная модель отличается простотой монтажа и требует меньших затрат по сравнению с другими схемами прокладки трубопроводов.

Однако в случае поломки одного из радиаторов приходится останавливать работу обогревательной линии, сливать воду со всего крыла магистрали и лишь после этого устранять поломку.

Чтобы нивелировать этот недостаток и не оставлять в зимнюю стужу дом без обогрева, применяется однотрубная монтажная схема под названием «Ленинградка». В этом случае предусматривается установка отопительных радиаторов разной мощности и применение обводных байпасов. Трубная обводка параллельно соединяет входные и выходные отверстия радиаторов и в случае выхода из строя одного из отопительных элементов, его легко отключить и заменить.

Схема отопления частного одноэтажного дома с принудительной циркуляцией теплоносителя

Водяная система отопления частного дома работает в цикличном режиме по доставке горячей воды к радиатору отопления и перемещению остывшего теплоносителя обратно в котел для последующего нагрева. В современных условиях для частных домов практикуется устройство принудительной схемы циркуляции теплоносителя.

Главные достоинства данной схемы:

• Минимальный объем теплоносителя.
• Диаметр трубной разводки от 20 до 25 мм.
• Минимальный расход труб.

Главный недостаток

Зависимость системы от электричества.

Что потребуется для монтажа

• котел или печь;
• трубы;
• радиаторы;
• расширительный бак;
• стандартный набор инструментов для монтажа.

До покупки всего этого стоит понять, как работает водяное теплоснабжение и разработать план для обогрева дома или дачи.

Схема выглядит так – разогретый котлом теплоноситель (это может быть вода или специальная смесь) поступает в радиаторы, в которых остывает, отдавая тепло помещению.

Прохладный теплоноситель возвращается в котел, где нагревается снова. За счет таких непрерывных циклов происходит отопление вашего помещения.

Системы водяного отопления разделяются на естественные и принудительные. Остановившись на первом варианте, вы будете независимыми от электричества для работы насоса.

Перемещение жидкости по системе происходит за счет законов физики – горячий теплоноситель расширяется и устремляется вверх, а, снизив температуру, он уменьшается в объеме и опускается вниз.

При естественной циркуляции необходимо соблюсти уклон всех труб не менее 2 градусов (в идеале — 3-5), избегать труб малого сечения (для стояка подойдут трубы 40 мм, подводку к секциям отопления можно осуществить трубами, сечением 22-24 мм).

У естественной циркуляции есть серьезные недостатки: не допускается внутренняя разводка — при снижении уровня воды в расширительном баке, перемещение жидкости затруднено.

Также она применима только в случаях, когда расстояние по трубам между котлом и самым дальним радиатором не превышает 20 метров, а площадь отапливаемого помещения менее 150 кв.м.

Как видно, естественная циркуляция со своими ограничениями применима не всегда. В принудительной системе течение теплоносителя регулируется циркуляционным насосом.

Конечно, приобретение насоса – это дополнительные финансовые траты при покупке и плюс к счетам за электроэнергию ежемесячно, но зато посмотрите, какие преимущества – вы избавлены от необходимости четко выверять угол наклона, нет надобности соблюдать широкое сечение стояков, есть возможность сделать внутреннюю разводку труб и подключить, например, «теплый пол».

Различают две системы водяного отопления – одноконтурную и двухконтурную. Установка первого варианта предполагает только отопление.

Второй вариант, помимо отопления, обеспечивает помещение горячей водой и очень удобен на даче, в случаях, когда не планируется монтаж отдельного источника теплой воды.