Водяное отопление своими руками: лучшие системы и схемы

Химический состав воды для отопления

После определения состава теплоносителя, следует привести значение компонентов к показателям, установленным стандартами:

Растворенного кислорода не более 0,05 мг/м3. Если кислорода нет, то это хороший показатель.
Уровень кислотности (pH) 8,0-9,5.
Содержание примесей железа в пределах 0,5-1 мг/литр.

Концентрация взвесей механического типа должна быть нулевой, а вот мелкие мягкие частицы попадаются в любом случае, от них придется избавляться с помощью фильтровального оборудования

Важно просмотреть содержание болезнетворных бактерий, которые ухудшают качество теплоносителя, образуя на стенках внутреннего туннеля пленку

Если вода без солей, но с высокой кислотностью, то носитель спровоцирует образование коррозии, в то же время минимальное содержание солей в жидкости снижает скорость процесса ржавления. Однако избыток солей провоцирует отложения накипи, но при этом естественным путем понижает кислотность теплоносителя, которая приводит к коррозии

Поэтому важно достигать баланса содержания веществ без полного их удаления из жидкости

Технические возможности и преимущества водяного отопления

Устройство системы отопления при использовании технологии теплого пола никогда (даже в своем простейшем исполнении) не ограничивается рабочим трубопроводом. В данном случае важна каждая из используемых составляющих «пирога» от несущего основания до финишного покрытия.

Технология укладки водяных магистралей может в корне отличаться в зависимости от своего исполнения. Основой может служить как бетонная стяжка, так и сухие конструкции (с высокой эффективностью используются сборные стяжки, каркасные конструкции). Но стоит отметить, что второй вариант практически не используется на практике, так как отличается сложностью своего устройства при более низких эксплуатационных характеристиках водяного теплого пола.

Оптимальная толщина стяжки определяется исходя из баланса прочности полученной конструкции и скорости прогрева плиты. При этом рекомендуемая толщина составляет 5 см. При наличии вероятности просадки используется металлическая армирующая сетка, но с укладкой жесткого утеплителя такая необходимость отпадает.

Виды систем отопления с гравитационной циркуляцией

Несмотря на простое устройство системы водяного отопления с самоциркуляцией теплоносителя, существует как минимум четыре, пользующихся популярностью, схемы монтажа. Выбор типа разводки зависит от характеристик самого здания и ожидаемой производительности.

Чтобы определить, какая схема будет работоспособной, в каждом отдельном случае требуется выполнить гидравлический расчет системы, учесть характеристики отопительного агрегата, рассчитать диаметр трубы и т.п. При выполнении вычислений может потребоваться помощь профессионала.

Закрытая система с самотечной циркуляцией

В странах ЕС, системы закрытого типа пользуются наибольшей популярностью среди других решений. В РФ схема пока не получила широкого применения. Принципы действия водяной системы отопления закрытого типа с безнасосной циркуляцией заключается в следующем:

При нагревании теплоноситель расширяется, происходит вытеснение воды из контура отопления.
Под давлением жидкость поступает в закрытый мембранный расширительный бак. Конструкция емкости представляет полость, разделенную мембраной на две части. Одна половина бачка заполнена газом (в большинстве моделей используется азот). Вторая часть остается пустой для наполнения теплоносителем.
При нагревании жидкости создается давление, достаточное, чтобы продавить мембрану и сжать азот. После остывания, происходит обратный процесс, и газ выдавливает воду из бачка.

В остальном, системы закрытого типа, работают, как и остальные схемы отопления с естественной циркуляцией. В качестве минусов можно выделить зависимость от объема расширительного бака. Для помещений с большой отапливаемой площадью, потребуется установить вместительную емкость, что не всегда целесообразно.

Открытая система с самотечной циркуляцией

Система отопления открытого типа отличается от предыдущего типа только конструкцией расширительного бака. Данная схема чаще всего использовалась в старых зданиях. Преимуществами открытой системы является возможность самостоятельного изготовления емкости из подручных материалов. Бачок, обычно имеет скромные габариты и устанавливается на кровле или под потолком жилой комнаты.

Главным недостатком открытых конструкций является попадание воздуха в трубы и радиаторы отопления, что приводит к усилению коррозии и быстрому выходу из строя греющих элементов. Завоздушивание системы также частый «гость» в схемах открытого типа. Поэтому, радиаторы устанавливаются под углом, обязательно предусматриваются краны Маевского, для стравливания воздуха.

Однотрубная система с самоциркуляцией

Однотрубная горизонтальная система с естественной циркуляцией имеет низкую теплоэффективность, поэтому используется крайне редко. Суть схемы такова, что подающая труба последовательно подключена к радиаторам.

Нагретый теплоноситель поступает в верхний патрубок батареи и выводится через нижний отвод. После этого тепло поступает к следующему узлу отопления и так до последней точки. От крайней батареи к котлу возвращается обратка.

Преимуществ у данного решения несколько:

Отсутствует парный трубопровод под потолком и над уровнем пола.
Экономятся средства на монтаж системы.

Недостатки такого решения очевидны. Теплоотдача радиаторов отопления и интенсивность их нагрева снижается по мере отдаленности от котла. Как показывает практика, однотрубная система отопления двухэтажного дома с естественной циркуляцией, даже при соблюдении всех уклонов и подбора правильного диаметра труб, зачастую переделывается (посредством монтажа насосного оборудования).

Двухтрубная система с самоциркуляцией

Двухтрубная система отопления в частном доме с естественной циркуляцией, имеет следующие конструктивные особенности:

Подача и обратка проходят по разным трубам.
Подающий трубопровод подсоединен к каждому радиатору через входной отвод.
Второй подводкой батарея подключается к обратке.

В результате, двухтрубная система радиаторного типа дает следующие преимущества:

Равномерное распределение тепла.
Отсутствие необходимости в добавлении секций радиатора для лучшего прогрева.
Проще выполнить регулировку системы.
Диаметр водяного контура, по крайней мере, на размер меньше чем в однотрубных схемах.
Отсутствие строгих правил установки двухтрубной системы. Допускаются небольшие отклонения относительно уклонов.

Главным достоинством двухтрубной системы отопления с нижней и верхней разводкой является простота и одновременно эффективность конструкции, что позволяет нивелировать ошибки, допущенные в расчетах или во время проведения монтажных работ.

Система водяного отопления

Одна из самых эксплуатируемых систем отопления в нашей стране – водяное отопление. Разводка труб в доме или квартире – привычное явление.

Принцип работы водяного отопления заключается в следующем: нагретая от котла вода естественным образом (или принудительным) циркулирует по трубам, отдавая тепло помещению. Учитывая то, что по ходу движение воды в местах соединения, на изгибе труб и т.д. образуется трение и местные сопротивления, многие системы оборудованы клапанами для обеспечения давления, сила которого равна потерям на сопротивление. Такая система водяного отопления называется системой с искусственной циркуляцией воды.

Система водяного отопления может быть конструктивно реализована по двум схемам:

Одноконтурная (система с замкнутой циркуляцией воды, ориентированная только на отопление)

Двухконтурная (система, ориентированная одновременно на отопление помещения и нагрев воды в водопроводе). Такая система требует использования специального двухконтурного котла.

Устройство водяного отопления предполагает 3 принципиально разные схемы разводки труб в комнатах.

Разводка труб отопления

Однотрубная система отопления дома

Схема однотрубной системы отопления представлена на фото.

Как видно из рисунка, трубы закольцованы, а радиаторы подключены по очереди. Таким образом, теплоноситель выходит из котла и поочередно проходит каждый из них. При этом стоит отметить, что температура теплоносителя постепенно снижается. Это существенный минус системы. Тем не менее, она достаточно распространена ввиду простоты, экономичности и возможности сделать однотрубную систему отопления своими руками.

Как снизить потери тепла при однотрубной системе отопления:

увеличить число секций в последних радиаторах (два-три последних);

увеличить температуру теплоносителя на выходе. Это, в свою очередь, повышает расходы на отопление;

обеспечить теплоносителю принудительную циркуляцию. Т.е., установить насос, который создаст в системе дополнительное давление заставляя воду циркулировать быстрее.

Двухтрубная система отопления дома

Схема двухтрубной системы отопления представлена на фото. Синим цветом выделена труба отработки, которая отводит охлажденный теплоноситель из радиатора в котел.

Двухтрубная система отопления дома с нижней разводкой – схемаСхема двухтрубной системы отопленияДвухтрубная система обеспечивает подачу теплоносителя к радиаторам без потери тепла. Ее разновидности показаны на фото. При параллельном подключении достигается экономия на материалах. При лучевом, появляется возможность регулировать температуру в каждой комнате отдельно.

Коллекторная (лучевая) разводка

Предполагает использование специального устройства – коллектора, которое собирает теплоноситель и распределяет по трубам к батареям. Схема сложная в реализации, поэтому используется редко.

Схема коллекторной (лучевой) разводки

Безусловным плюсом системы водяного отопления можно назвать ее безопасность.

К числу недостатков относят:

относительно трудно обогреть значительную площадь без значительных затрат (ввиду потерь тепла при циркуляции воды);

эстетический параметр. Разветвленную систему труб можно скрыть, пожертвовав некоторым количеством объема помещения, что не всегда удобно, или же оставить на виду;

большие по размеру радиаторы отопления;

вероятность появления воздушных пробок. Эта проблема возникает после спуска воды из системы.

Водяное отопление пола в доме

Водяной теплый пол представляет собой систему длинных пластиковых труб уложенных на основание чернового пола.

Система водяного отопления пола

Монтаж системы теплого водяного пола выполняется в три этапа:

укладка утеплителя или устройство чернового пола;

правильная разводка труб, которая не допускает множественных перегибов. Оба конца трубы подключаются к центральному отоплению. Через один конец поступает горячая вода, через второй – отводится обратно в систему. При укладке труб стоит помнить о высоком риске повреждения труб. Во-первых, при укладке (изгиб). Во-вторых, при эксплуатации, например, повреждение перфоратором. Чтобы не допустить этого, нужно составить подробную схему расположения труб;

заливка стяжки на систему труб.

Эта система может быть использована в качестве основной или дополнительной. Выбирая водяное отопление по полу, следует помнить, что в системе должен поддерживаться оптимальный температурный режим, потому что при минусе и отключенном отоплении вода в трубах замерзнет, что неизбежно приведет к их деформации. Собственно, это касается любой системы водяного отопления.

Преимущества насосной системы и ее недостатки

Простотой монтажа. Это преимущество существенно в сравнении с естественной системой. Дело в том, что при установке циркуляционного насоса отпадает необходимость в сложной установке верхнего трубопровода, не нужно приваривать трубы, выдерживая угол в 300 и устанавливать главные стояки больших диаметров.
Равномерным и быстрым нагревом жилья. В отличие от естественной циркуляции, при которой обогрев радиаторов зависит от расстояния до котла, в случае применения насосной версии теплоноситель попадает во все батареи одновременно, а если возникает какой-то диссонанс, то его можно отрегулировать.
Обогревом большой территории. Это возможно выполнить, если выбрать разводку труб коллекторного типа. При нем обеспечивается равномерное прогревание радиаторов, на каком бы они ни были расстоянии от котла. Поэтому можно продлевать систему трубопроводов до нужной длины, не боясь из-за большой ее протяженности потерять тепло при транспортировке.
Возможностью применения антифриза. Он обеспечит системе защиту от промерзания.
Регулировкой нагрева. Она осуществляется по отдельным участкам сети. С помощью предусмотренных регулировочных кранов можно перекрывать целые участки магистрали. За счет чего можно изменять компоновку сети и переделывать схему ее подключения.
Продлением срока службы оборудования. Котельные приборы в закрытой системе практически не страдают от разницы температур, она менее заметна на входе и выходе из котла.
Возможностью введения в систему дополнительных элементов. Наличие циркулирующего насоса дает возможность встраивать «теплые полы».
Отсутствием необходимости в регулировке воды в системе. Включив в обогревательный контур насос и расширительный бачок с мембраной, и сделав его закрытым, получили возможность уменьшить испарение жидкости из системы.

Работа от электроэнергии. Зависимость системы от наличия постороннего ресурса оборачивается выходом из строя всего отопительного оборудования в отсутствии энергии.
Стоимость насоса и его комплектующих. Сам прибор стоит недорого, но для его работы нужно приобрести специальные переходники, краны и другие детали.

Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Главные параметры обогрева с естественной циркуляцией – циркуляционный напор и гидростатическое сопротивление. Первый показатель рассчитывают так:

P=h(p0-p1)=м(кг/куб.м.-кг/куб.м.)=кг/кв.м=мм.рт.ст, где:

P – давление в системе;
h – разница высот между центром самой нижней батареи и центром котла;
p0 – плотность нагретой жидкости;
p1– плотность холодной воды.

Чем больше разница в высоте, тем выше перепад давления. Однако показатель имеет ограничение – не более 3 м.

Для снижения сопротивления потока на трубах подачи не устанавливают запорную арматуру

Рассчитать значение второго фактора – гидравлического сопротивления – практически невозможно. Описывающая его модель крайне сложна и включает множество переменных. Здесь ограничиваются приблизительными вычислениями.

Чтобы улучшить КПД системы, соблюдают рекомендации:

Подбирают трубы с максимально большим диаметром. При этом несколько уменьшается скорость потока, но сопротивление падает сильнее.
Устанавливают как можно меньше запорной арматуры

Следят за тем, чтобы схема включала минимум поворотов и сужений.
При нижнем подключении радиаторы обязательно снабжают кранами Маевского, чтобы стравливать лишний воздух.
Для коллектора используют металлическую трубу, так как важно добиться максимального нагрева для создания перепада давления. Трубы, обслуживающие батареи, могут быть из полипропилена.

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

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.
Составляя схему разводки нужно максимально избегать поворотных элементов, увеличивающих гидравлическое сопротивление в отопительной системе.
Длина разгонного стояка должна превышать высоту последнего потолка в строении, а бачок вообще устанавливается на чердаке.
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:

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

Отопление с естественной циркуляцией

Пример однотрубной системы с естественной циркуляцией

Системы с естественной циркуляцией или как их еще называют самотечные применяются довольно давно. Из самого названия мы понимаем, что работают они без помощи специальных приборов (насосов), а их работа происходит в силу природных физических закономерностей.

Все мы наверное помним еще из школьных уроков физики, что нагретая жидкость или газ всегда движутся вверх. Как раз этот принцип и лежит в основе такого отопления. Нагреваясь в котле, вода начинает свое движение вверх по трубам. Достигнув самого дальнего отопительного прибора, начинает спускаться вниз обратно к котлу, где снова нагревается и циркулирует вверх. При монтаже системы с самоциркуляцией обязательно создается уклон на участке обратного хода воды. А на подаче теплоносителя, в самой высшей точке системы требуется установить расширительный бачок, который будет осуществлять функцию буфера, компенсирующего увеличение объема жидкости.

Преимущества самотечного отопления

Как уже было замечено, самотечные системы водяного отопления дома используются довольно давно и успели себя зарекомендовать, так как обладают определенными преимуществами:

Дешевизна. Ведь данная система не требует установки дополнительного оборудования.
Простота монтажа и ремонта (возможно даже собственноручно выстроить систему отопления в собственном доме).
Работа в отсутствии электричества. Какое-то время, пока температура котла не опустилась ниже 50 градусов, жидкость будет продолжать циркулировать по системе.
Практически полная бесшумность работы, опять таки в силу отсутствия насоса.

Недостатки самотечного отопления

Но при всех вышеперечисленных преимуществах у отопительных систем с самоциркуляцией есть немало минусов, которые делают нецелесообразным использование данного способа обогрева дома на сегодняшний день.

Невозможность использовать такой вид систем для больших помещений. Уже даже для двухэтажного частного дома будет затруднена циркуляция воды.
Разница температур в приборах отопления. Чем дальше от котла находится помещение, тем холоднее там будет. Причем разница порой может быть существенной — до 5 градусов.
Затруднена регуляция нагрева. Во-первых, система начнет работать только при нагреве котла до 50 градусов, соответственно, вы не сможете сделать мощность отопления в доме ниже этой отметки. Во-вторых, даже при установке теплорегуляторов погрешность температуры будет составлять от 3 до 5 градусов, что является довольно существенным.

Отопление с жидким теплоносителем

Неспециализированные сведения

Главным показателем комфорта любого жилья есть температура окружающей среды в нем, поскольку человек может жить лишь в узкоочерченном диапазоне температур. Но в континентальных широтах северного полушария нашей планеты климат далек от этого диапазона, и люди вынуждены применять неестественные источники тепла.

Раньше таким источником был открытый пламя в пещере либо шалаше, после этого пламя переместился в топку печи, расположенной в доме. Но с ростом численности населения все острее поднимался вопрос других видов и нехватки дров горючего, и перед человеком появилась неприятность увеличения эффективности обогрева.

Неприятность в том, что газы не хорошо выполняют тепло, и в случае если у вас громадный дом, то для прогрева отдаленных помещений придется весьма долго топить печь, наряду с этим вблизи топки будет через чур жарко, а в отдаленных помещениях – холодно. Исходя из этого главной задачей было подать тепло с минимальными утратами в каждую помещение.

На этом этапе возможно сформулировать главные требования к теплоносителю:

Высокая теплопроводность. Нужна для максимально стремительного прогрева теплоносителя;
Высокая теплоемкость. Данный параметр определяет свойство вещества запасать тепловую энергию. Разумеется, что чем больше тепла запасает и передает посредник, тем действеннее работает система;
Высокая мобильность. Вещество должно иметь такие свойства, при которых вероятна его транспортировка в помещения без применения сложных разработок;
Доступность. Теплоноситель должен быть недорогим и доступным в разных регионах, поскольку при аварии пригодится срочная его замена чтобы не было промерзания дома;
Безопасность. Вещество-агент не должно воображать опасности для окружающей среды и человека, содержать горючие, токсичные, взрывоопасные либо химически субстанции и агрессивные соединения.

Так задача конкретизировалась: нужно создать схему, при которой вода будет перемещаться по строго определенному маршруту от топки печи к отопительным устройствам.

Нагревательные котлы

В случае если источником тепловой энергии есть горючее, то средством её получения есть котел. Это сердце любой системы отопления с теплоносителем. От надежности работы этого устройства зависит эффективность всего отопления, а в условиях русских зим это одно из условий выживания, исходя из этого первая задача – выбор котла.

Самым серьёзным критерием тут есть стоимость и доступность горючего, на котором будет работать агрегат.

Существуют такие виды котлов в зависимости от применяемого горючего:

Твердотопливные либо дровяные котлы. Применяют дрова, уголь, кокс, торф, пеллеты, прочие виды и брикеты горючей биомассы;
Газовые. Применяют магистральный, сжатый либо сжиженный газ;
Дизельные котлы отопления. Применяют жидкие нефтепродукты: солярку, ДТ, разные масла, бензин, керосин и направляться.д.;
Электрические. Нагревают воду посредством ТЭН либо электродным способом.

В случае если сказать об эффективности с позиций цены одного киловатт-часа тепла, и распространённости и доступности горючего, то несомненными фаворитами являются газовые и дровяные агрегаты, причем первые наиболее предпочтительны.